Mireille Enos recibió sendas nominaciones al Globo de Oro y al Emmy por su papel como la agente Sarah Linden en la serie de AMC "The killing". Como primera mujer protagonista de una serie dramática de AMC, la prensa ha elogiado su interpretación en el que The Hollywood Reporter llamó el papel de su "lanzamiento definitivo". Actualmente está produciendo la Temporada 3, que se estrenará el 2 de junio de 2013.
Enos ha aparecido hace poco en el drama policíaco de Warner Bros. "Brigada de élite", para el director Ruben Fleischer. La película, protagonizada por Josh Brolin, Ryan Gosling, Sean Penn y Emma Stone, gira en torno a un grupo de agentes especiales del Departamento de Policía de Los Ángeles dedicados a combatir la influencia de las bandas de las Costa Este en Los Ángeles en los años cuarenta y cincuenta.
Además, ha terminado la producción de otras tres películas: "Ten", dirigida por David Ayer y protagonizada por Sam Worthington, Terrence Howard y Arnold Schwarzenegger, "Devils Knot" y "Queen of the Night", dirigidas ambas por Atom Egoyan. En "Devils Knot", Enos es la protagonista junto a Colin Firth y Reese Witherspoon interpretando a Vicki Hutcheson, una importante testigo en el juicio por asesinato de los tres de West Memphis. Egoyan se quedó tan impresionado con su trabajo en la película que la incluyó junto a Ryan Reynolds en el reparto del thriller psicológico "Queen of the Night".
Desde 2007 hasta 2010, Enos protagonizó la serie dramática de HBO "Big Love". Impresionados por su capacidad y versatilidad, los productores le dieron a Enos un doble papel interpretando a las gemelas Jodean y Kathy Marquart.
En 2009, Enos regresó a los escenarios protagonizando junto a Annette Bening, David Arquette y Julian Sands la comedia de Joanna Murray-Smith The Female of the Species en el teatro Geffen Playhouse. En 2005, Enos consiguió el papel de Honey en la reposición en Broadway de ¿Quién teme a Virginia Woolf? junto a los veteranos Bill Irwin y Kathleen Turner. Se estrenó entre enormes elogios y le valió una nominación al premio Tony a la mejor actriz en una obra. Enos se unió al reparto original cuando la obra fue llevada al West End londinense en 2006. De padre norteamericano y madre francesa, Enos se crió en Houston, en donde asistió a diversas escuelas de arte dramático. Mientras estudiaba interpretación durante su tercer año en la Universidad Brigham Young, le invitaron a que se uniera a un proyecto para dos meses en la Classic Stage Company de Nueva York. Se compró un billete de ida de autobús y el resto, como se suele decir, ya es historia.