In 2001 werd Stoner de co-host van de Disney Channel Mike’s Super Short Show samen met Michael Alan Johnson, een infomerciaal segment over aankomende Disney releases. In 2003 en 2005 verscheen ze als Sarah, een van de twaalf Baker-kinderen, in de succesvolle komedies Cheaper by the Dozen en Cheaper by the Dozen 2. Ze verscheen ook in verschillende tv-programma’s gericht op het pre-tienerpubliek, waaronder The Suite Life of Zack & Cody, That’s So Raven en Drake & Josh.
In 2006 had ze een kleine filmrol in Step Up als Camille, de jongere pleegzus van Channing Tatum’s personage. Ze verzorgde de stem van Isabella Garcia-Shapiro en Jenny (tot seizoen 4) in de Disney Channel animatieserie Phineas and Ferb van 2007-2015, en bedacht zelf Isabella’s slagzin “Whatcha doin’?”. In 2008 speelde ze de hoofdrol in de Disney Channel Original film Camp Rock als Caitlyn Gellar, een aspirant muziekproducent. Haar rol in Camp Rock werd bijzonder goed ontvangen, en verschillende media suggereerden dat het tijd werd dat ze een hoofdrol ging spelen, nadat ze in de achtergrond had gespeeld voor andere grote namen zoals Will Smith en Eminem. Stoner speelde de hoofdrol van Alice McKinley in de film Alice Upside Down, losjes gebaseerd op de Alice-serie, met name The Agony of Alice van Phyllis Reynolds Naylor. Dit was haar tweede hoofdrol en volgens een interview dat op de direct-to-DVD release verschijnt, verklaart ze dat dit de eerste keer was dat ze in elke scène van een film moest verschijnen.
In 2008 zong ze twee nummers, “Lost and Found” en “Free Spirit”, van de soundtrack van de film Alice Upside Down, waarin ze de hoofdrol speelt. Ze heeft ook een coverversie van het lied Dancing in the Moonlight opgenomen voor de 2009 Disney DVD/Blu-ray film, Space Buddies. In 2010 verscheen Stoner in de derde Step Up film Step Up 3D tegenover Adam Sevani waar ze de rol opnieuw vertolkte. Stoner uploadde een video op haar officiële YouTube-pagina van haar laatste dansrepetitie waarin ze de andere castleden introduceerde. Hetzelfde jaar keerde Stoner terug om haar rol als Caitlyn Gellar te hernemen in Camp Rock 2: The Final Jam, een vervolg op Camp Rock. Stoner speelde ook een gastrol in de televisiedramaserie House als schaatsster.
In 2011 begon Stoner te werken met platenproducenten, songwriters en een vocal coach om haar zangstijl te veranderen van “kiddie-pop” naar een meer soulvolle pop vibe met een beetje alternatief randje voor haar eerste studioalbum. Op 4 april 2010 plaatste Stoner een video op haar YouTube-kanaal waarin ze de release van haar debuutsingle “Flying Forward” aankondigde op 20 april 2010. Stoner bracht haar debuut EP getiteld Beat the System uit in 2011. Ze verscheen ook in Wii Fit-gerelateerde video’s op het Nintendo-kanaal op het Wii-videospelsysteem waarin ze evenwichtsoefeningen demonstreert. Stoner verving Hayden Panettiere als de stem van Kairi in Kingdom Hearts Re:Chain of Memories, Xion in Kingdom Hearts 358/2 Days, en beide personages in Kingdom Hearts III. Ze sprak de stem in van Opal in het derde en vierde seizoen van The Legend of Korra.
DancingEdit
Na een choreografie opleiding in Los Angeles, Stoner verscheen als een back-up danseres in verschillende muziekvideo’s, met name Missy Elliott’s “Work It”, “Gossip Folks”, “I’m Really Hot”, Eminem’s “Just Lose It”, en “No Tengo Dinero” door de Kumbia Kings. Ze was ook achtergronddanseres voor OutKast tijdens de Kids’ Choice Awards in 2004 en voor Will Smith tijdens de show in 2005. Stoner danste tussen 2003 en 2006 bij een dansgroep genaamd The JammX Kids. Ze stopte met de groep in het begin van 2006 als gevolg van conflicten in de planning, maar blijft werken met de individuele kinderen op verschillende klussen. Ze was ook een van de dansers in de special features voor de Shark Tale DVD.
Stoner geeft hip hop lessen aan het Millennium Dance Complex, en wordt genoemd als de jongste persoon die daar een master class heeft gegeven. Ze verscheen ook in Debby Ryan’s “We Got the Beat” voor Disney Channel’s Radio Rebel. In februari 2015 bracht ze een dans tribute video uit aan Missy Elliot met een mash up medley van Missy Elliott video’s waar ze in had gedanst toen ze jonger was. Binnen de eerste week kreeg het meer dan 12 miljoen views. Missy Elliott nodigde Alyson uit om “Work It” met haar uit te voeren tijdens de 2019 MTV Video Music Awards.
PublishingEdit
Stoner was de “dansredacteur” voor KEWL Magazine. In februari 2009 bracht Stoner het Alyson Stoner Project uit, beschreven als “een dansvideo-hybride – die vele stijlen van entertainment in één pakket samenvoegt”. Het werd geregisseerd door Kevin Schmidt, haar co-ster uit Cheaper by the Dozen.