Po ukončení modelování a taneční kariéry se Cates rozhodla začít jednat. Ačkoli se její otec věnoval šoubiznisu, novou kariérou své dcery nebyl nadšený.
Cates měla svůj herecký debut v ráji (1982), který se natáčel v Izraeli od března do května 1981. Ve filmu předvedla několik plnohodnotných nahých scén, když byla ještě nezletilá (17 let). Film měl zápletku podobnou Modré laguně (1980). Zpívala také hlavní ústřední melodii filmu a nahrála album stejný název. V rozhovoru z roku 1982 si vzpomněla na potíže se změnou kariéry, protože jako modelka si musela být vědoma kamery, zatímco před kamerou nemohla. Cates později litoval, že byl ve filmu: „To, co jsem se naučil, bylo, že už nikdy nebudu dělat takový film.“ Podle jejího představitele Willieho Aamesa: „S filmem nebude mít nic společného. Je z toho opravdu naštvaná. Získala „se mnou žádnou propagaci.“
Později, v roce 1982, Cates hrála ve filmu Fast Times na Ridgemont High (1982), který uváděl to, co Rolling Stone popsal jako „nejpamátnější bikini-drop“ v historii kinematografie “. Ona byla citována jako pověst, že při natáčení tohoto filmu se bavila nejvíc.
Následující rok, v roce 1983, byla Cates v komedii Soukromá škola (1983), kde si zahráli Matthew Modine a Betsy Russell. , a pro které zpívala ve dvou písních soundtracku filmu, „Just One Touch“ a „How Do I Let You Know“.
V roce 1984 hrála Cates v televizní minisérii Krajka , založený na románu, který napsala Shirley Conran. Hrála roli Lili „aby se vyhnula stejnosti ve svých filmových obrazech.“ Během svého konkurzu na spisovatele zapůsobila natolik, že ji tam a tam chtěl najmout. Cates bojovala s vyobrazením hořké filmové hvězdy, protože navzdory své brutální osobnosti své postavy zamýšlela, aby s ní diváci sympatizovali. Nečetla Conranův román, na kterém byl film založen, protože nechtěla mít „pevný obraz“. Její nejznámější linie ve filmu „Která z vás děvek je moje matka?“, byl televizním průvodcem v roce 1993 jmenován největší linií v historii televize.
V roce 1985 se Cates objevila mimo Broadway v seriálu Rich Relations, jehož autorem byl David Henry Hwang, v divadle Second Stage.
Pozdější filmové role pro Cates byly skromnější a převážně orientované na mladší diváky, jako jsou dva Gremlinsovy filmy a film Drop Dead Fred (1991). Její tvář zdobila obálky časopisů pro mládež, jako jsou Seventeen, Tiger Beat, Teen Beat a další.
V roce 1994 hrála Cates ve romantickém komediálním dramatu Princezna Caraboo (1994) založeném na faktech. Byl to také poslední film, ve kterém hrála společně se svým manželem Kevinem. Kline.
V roce 1994 odešla Cates z herectví, aby vychovávala své děti Owen a Greta.
V roce 2001 Cates krátce ukončila svůj odchod do důchodu u jednoho filmu The Anniversary Party (2001), jako laskavost k její nejlepší kamarádce a bývalé Fast Times ve filmu Ridgemont High castmate Jennifer Jason Leigh, která film režírovala.
V roce 2015 poskytla Cates hlas své gremlinské postavy Kate Beringer videohra Lego Dimensions.