Oyunculuğa geçiştikten sonra, başrolde olduğu ilk film Homicide: Life on the Street adlı televizyon dizisidir. Oyuncunun ilk film rolü ise, 2001 yılında çekilen "O" adlı filmdir. Bu filmde oyuncu, başrolü paylaşan Julia Stiles ile birlikte rol almıştır.

Adams, 2007 yılında yayınlanan "Infaz Listesi" filmindeki başrolüyle büyük bir ün kazandı. Filmde, bir cinayet soruşturmasını yürüten bir polisin rolünü oynayan Adams, oyunculuğuyla izleyicileri etkilemiştir. Oyuncu, ayrıca bu filmde yer aldığı "Scorpion" ve "Chuck" televizyon dizileri ile de tanınmıştır.