Po zakończeniu kręcenia Cosgrove zaczęła brać lekcję gry na gitarze.
Otrzymała swoją pierwszą główną rolę w serialu Drake i Josh. Grała Megan Parker, młodszą siostrę tytułowych bohaterów. Serial zadebiutował w Stanach Zjednoczonych 11 stycznia 2004. W czasie kręcenia serialu zaprzyjaźniła się z Danem Schneiderem.
Podczas kręcenia ostatniej serii „Drake i Josh” Dan przyszedł do Mirandy i jej rodziców i zaczął opowiadać swoje pomysły na serial z Cosgrove w roli głównej. Mirandzie od razu spodobał się pomysł na serial o dziewczynie, która robi własny serial w internecie i zdobywa sławę. Serial iCarly zadebiutował na antenie 8 września 2007. Latem 2008 roku, iCarly było trzecim najpopularniejszym serialem dla dzieci w wieku 9-14 w USA. Rola Carly Shay w iCarly przyniosła Cosgrove największą rozpoznawalność.
Wystąpiła gościnnie w serialach telewizyjnych. W serialu Nieidealna zagrała Cosmminę, w Uziemionych Jessicę, a w Zoey 101 Paige Howard.
Udzieliła swojego głosu w filmie Disneya Here Comes Peter Cottontail: The Movie, w odcinku specjalnym serialu Co nowego u Scooby’ego?