In der US-Erfolgsserie „Arrow“ spielt Willa Holland die Rolle der Thea Queen. Sie ist Olivers jüngere Schwester, die mehr und mehr in die unrühmlichen Fußstapfen ihres älteren Bruder tritt, wenn es darum geht, ein Leben auf der Überholspur zu führen. Aber auch ihr Leben nimmt durch ein erschütterndes Ereignis eine plötzliche und unerwartete Wendung.

Ihr schauspielerischer Durchbruch gelang der jungen Willa Holland mit ihrer Darbietung in der US-Erfolgsserie "The O.C" im Jahre 2005. Das ehemalige Burberry-Model überzeugte außerdem an der Seite von Susan Sarandon in dem preisgekrönten Drama „Middle of Nowhere“ sowie zusammen mit Colin Firth in „Genova“. In "Straw Dogs - Wer Gewalt sät" übernahm Willa Holland eine Rolle an der Seite des „True Blood“-Stars Alexander Skarsgard.

Kürzlich spielte die gebürtige Amerikanerin zusammen mit Dennis Quaid und Paul Bettany in dem Fantasy-Film „Legion“ und erhielt den Jury-Award beim „Boston International Film Festival“ für ihre Darstellung in dem Drama „Tiger Eyes“.