Jej przełom w karierze filmowej nastąpił w 2015 roku, gdy została wybrana do roli Rose Tico, członkini ruchu oporu, w filmie Gwiezdne wojny: Ostatni Jedi. Ze względu na doniesienia o filmie nie mogła nawet powiedzieć rodzicom, że dostała tę rolę, zamiast tego powiedziała, że kręci krótki film w Kanadzie. Została pierwszą azjatycko-amerykańską aktorką, która zagrała w Gwiezdnych wojnach. Mimo sukcesów krytycznych i finansowych film spotkał się z dużą krytyką, a zarówno Tran jak i postać, którą grała, otrzymały szczególnie wiele rasistowskich, seksistowskich i nienawistnych uwag, w wyniku których Tran usunęła również swoje konto na Instagramie. W sierpniu 2018 Tran opublikowała kolumnę w New York Times, by potępić molestowanie, którego doznała.
W 2017 roku została pierwszą Azjatką, która pojawiła się na okładce Vanity Fair, gdzie wystąpiła u boku aktorów Johna Boyegi i Oscara Isaaca.
Tran był producentem wykonawczym filmu dokumentalnego Lily Topples The World z 2021 roku, który śledzi 21-letnią artystkę przewracającą domino Lily Hevesh.