Quizá más conocida por dos inolvidables temporadas en Joan of Arcadia, drama familiar de la CBS, Tamblyn se ganó una nominación al Emmy como Actriz Protagonista de una Serie Dramática y la propia serie mereció una nominación a la mejor Serie Dramática en 2003. Además, en la primera temporada de la serie, obtuvo una nominación al Globo de Oro 2003 a la Mejor Actriz Dramática en una Serie Dramática y el programa obtuvo el premio Peoples Choice 2003 a la Mejor Nueva Serie.

Con anterioridad Tamblyn había comenzando a labrarse su popularidad en la pequeña pantalla encarnando a Emily Quartermaine en Hospital general. Lo que inicialmente iba a ser un trabajo de pocos meses se convertiría en un periodo de siete años en el programa, en el que se ganó el cariño del público, la atención de la crítica y dos premios consecutivos Young Star del Hollywood Reporter a la Mejor Actriz Joven en una Serie de Día.

Además, Tamblyn protagonizó el primer episodio de la serie de The Twilight Zone. Entre otros papeles en televisión como estrella invitada figuran sus intervenciones en Buffy cazavampiros, Boston Public, CSI: Miami y Sin rastro. También hizo una miniserie para Showtime con el título Ten Minutes Older: The Trumpet.

El pasado otoño publicó su primer libro de poemas Free Stallion.