Willow Shields fait sa première apparition sur les écrans à l’âge de 8 ans dans le court métrage Las Vegas New Mexico 1875. En 2009, elle incarne le petit rôle de Lisa Rogan dans la série dramatique In Plain Sight. En 2011, elle joue aux côtés d’Emily VanCamp dans le téléfilm Beyond the Blackboard.

Son premier grand rôle arrive en 2012, dans l'adaptation du roman de Suzanne Collins The Hunger Games où elle incarne Primrose Everdeen, la sœur du personnage principal interprété par Jennifer Lawrence. Le film connaît un grand succès et Willow Shields reprend son rôle dans les autres volets de la franchise.

En 2012, elle est choisie pour le rôle principal du film fantastique The Wonder, sorti en 2017 sous le titre Into The Rainbow. La même année, elle joue dans A Fall From Grace. En février 2015, elle participe à la saison 20 de Dancing with the stars avec son partenaire Mark Ballas : à 14 ans, elle est la plus jeune concurrente de l'émission et elle termine à la septième place.

En 2018, Willow Shields joue le rôle principal du film Woodstock or Bust. Sa performance est plébiscitée par la critique et elle remporte un prix au Artemis Women in Action Film Festival. Elle enchaîne avec le rôle de Serena Baker dans la série originale Netflix Spinning out, basée sur le patinage artistique. Le programme est annulé par la plateforme après une saison.

Manon Ollendorff