Okuldan sonra Jentsch oyunculuğa yöneldi. Berlin'deki Ernst Busch Dramatik Sanatlar Akademisi'ne katıldı. Jentsch daha sonra oyunculuk kariyerine tiyatroda başladı. 2001 yılında Münih Kammerspiele topluluğuna katıldı ve burada Shakespeare'in "Othello", Sophocles'in "Antigone" ve diğer klasik sahne rollerinde Desdemona'yı ustalıkla yorumladı. Jentsch, 2000 yılında Berlin'deki "The Persians" prodüksiyonundaki rolüyle Max Reinhardt Ödülü'nü aldıktan sonra, 2002 yılında "Theater aktuell" dergisi tarafından sahnedeki oyunculuk başarılarından dolayı en iyi genç aktris seçildi. 2000 yılında Judith Kennel'in başarılı filmi "Angry Kisses" ile sinemadaki ilk çıkışını yaptı. Tiyatro çalışmalarının yanı sıra, "Praxis Bülowbogen" (2000) dizisinin bir bölümü, "And the Bride knew of nothing" (2002) filmi ve "Tatort" dizisinin "Bitteres Brot" (2003) bölümü gibi çeşitli televizyon yapımlarında da yer aldı. Aktris sinemada Christoph Stark'ın "Julietta" (2001) ve Sven Taddicken'in "My Brother, the Vampire" (2001) filmlerinde parlamaya devam etti. Daha sonra Oliver Hirschbiegel'in yönetmenliğinde uluslararası beğeni toplayan Hitler filmi "Downfall" (2004)'da yer aldı. Jentsch daha sonra Hans Weingartner'in "The Fat Years Are Over" (2004) filminde başrol oynadı ve bu filmle En İyi Genç Kadın Oyuncu dalında Bavyera Film Ödülü'nü kazandı. Bunu Hans Wilhelm Geißendörfer'in "Schneeland" (2004) filmindeki bir başka başrol izledi. Jentsch, Marc Rothemund'un yönetmenliğinde, Şubat 2005'te 55. Berlinale'de üç Alman yarışma filminden biri olarak ilk kez gösterilen yarı belgesel drama "Sophie Scholl - The Last Days" (2005) filminde başrol oynamaya devam etti. Jentsch bu filmdeki performansıyla en iyi kadın oyuncu olarak "Gümüş Ayı" ödülüne layık görüldü. Temmuz 2005'te 55. Alman Film Ödülleri'nde Jentsch En İyi Başrol ödülünü aldı. Bir süre sonra, "Sophie Scholl" Alman katkısı olarak Oscar'a aday gösterildi.