W 2007 roku Marling i Cahill rozpoczęli w New Haven kręcenie zdjęć do filmu Druga ziemia. W 2009 roku Marling powróciła do Los Angeles, aby nakręcić film Dźwięk mego głosu, futurystyczny, psychologiczny thriller o tajemnym kulcie religijnym. W listopadzie tego samego roku oba filmy zostały przyjęte do pokazu na przeglądzie filmowym Sundance Film Festival.
Obraz Druga ziemia zdobył nagrodę Alfred P. Sloan Feature Film.
W 2013 roku zrealizowała wspólnie z Batmanglijem film Grupa „Wschód”, poświęcony infiltracji grupy anarchistycznej Wschód prowadzącej działania przeciwko szefom wielkich korporacji przemysłowych, zatruwających swoją produkcją środowisko naturalne. Film wyreżyserował Batmanglij, on też napisał wspólnie z Marling scenariusz, a sama Marling zagrała jedną z głównych ról (agentki Sarah) oraz zajęła się produkcją filmu, obok tak znanych postaci jak Ridley Scott i Tony Scott.
Ostatnim jak dotąd przedsięwzięciem Marling jest zrealizowany wspólnie z Batmanglijem serial The OA, składający się z ośmiu godzinnych odcinków, przewidziany do dystrybucji za pośrednictwem Netflixa.