Lerman apareció en un comercial a la edad de dos años.Posteriormente hizo su debut en la películaEl Patriota, como William Martin, uno de los hijos del personaje de Mel Gibson. El mismo año, apareció en What Women Want, una comedia también protagonizada por Gibson. Los siguientes papeles de Lerman fueron en Riding in Cars with Boys, como la versión joven del personaje de Adam Garcia, y en el thriller del 2004 El efecto mariposa, como una versión joven del protagonista Ashton Kutcher.
El papel de Lerman en la película de televisión A Painted House, le hizo ganar un Young Artist Award por la "Mejor interpretación por un Joven Actor Principal" en una producción televisiva. En 2004, formó parte del reparto en las series televisivas Jack & Bobby, interpretando el papel de Robert McCallister, quien estaba destinado en su vida futura a convertirse en el Presidente de los Estados Unidos. El show se emitió en WB Television Network durante la temporada 2004-2005, y fue posteriormente cancelado, aunque Lerman ganó otro Young Artist Award por su interpretación.
Continuando su trabajo en películas, Lerman apareció en Hoot, en la cual hacía el papel principal de Roy Eberhardt. La película salió el 5 de mayo de 2006 y le hizo ganar un tercer Young Artist Award, esta vez por la "Mejor Interpretación en una película - Actor Principal Joven" (2007). En 2007, Lerman apareció en El número 23, en la cual hacía de Robin Sparrow, el hijo del personaje de Jim Carrey, Walter Sparrow. Ese año, también apareció en 3:10 to Yuma, donde hacía de William Evans, el hijo del personaje de Christian Bale. Por su trabajo en 3:10 to Yuma, Lerman fue nominado otra vez para el Young Artist Award - Mejor Interpretación en una Película - Joven Actor Principal (2008). Fue el segundo año consecutivo que recibía una nominación en esa categoría, aunque esta vez no ganó.
En 2008, Lerman hizo el papel de "El Niño" in Meet Bill, y en 2009, apareció en la película de ciencia ficción Gamer, haciendo de Simon, un jugador adolescente que controla uno de los personajes en un videojuego que utiliza humanos verdaderos. El estreno norteamericano de la película fue el 4 de septiembre de 2009. También ese verano, Lerman tuvo un papel principal en la comedia de Renée Zellweger My One and Only, haciendo de una versión joven de George Hamilton - un serio aspirante a escritor el cual, después de la abrupta ruptura de sus padres, acompaña a su madre y su hermano en un viaje campo a través lleno de desventuras, terminando en Hollywood.
Lerman interpretó el Personaje Percy Jackson en la película del 2010 Percy Jackson y el ladrón del rayo, basada en el libro de Rick Riordan.Viendo las similitudes entre el Percy Jackson de Lerman yHarry Potter, Lerman contó a un entrevistador: "Honestamente, mi personaje no tiene mucho en común con Harry Potter excepto el hecho de que es un insólito héroe que ha terminado en una situación enorme".
Lerman ha grabado en Alemania una nueva versión de "Los Tres Mosqueteros", donde interpreta a D'Artagnan. La pelicula se estrenara en Octubre de 2011, pero por ahora Lerman iniciara en Mayo el Rodaje de The Perks of Being a Wallflower, cinta en la que actuara junto a Emma Watson.
