Elle quitte le Texas en 1997 pour faire des castings à Los Angeles et devient célèbre dans le rôle d'Isabella Braña Williams pour le soap américain Les Feux de l'amour, qu'elle incarne de 2001 à 2003. Elle enchaîne dans les séries L.A. Dragnet (disparue), puis le rôle de Gabrielle Solis, ex top-model vénale et matérialiste dans le feuilleton télévisé Desperate Housewives véritable succès aux États-Unis depuis l'automne 2004.
En 2005, elle signe un contrat avec L'Oréal, contrat qui la met sur le rang de stars telles que Beyoncé. Elle est aujourd'hui l'une des stars d'Hollywood les plus sollicitées, elle porte régulièrement les créations du couturier libanais Elie Saab.
En 2006, elle apparut au cinéma dans Harsh Times, aux côtés de Christian Bale puis dans The Sentinel.
En 2007, l'actrice prête son image à la marque "Bebe Sport".
En 2008, elle devient l'égérie de la marque de crèmes glacées "Magnum".
Pour la soirée Critics' Choice Awards, Eva a joué les sirènes en Monique Lhuillier.
Elle a été mariée à l'acteur de séries télévisées de type soap opera, Tyler Christopher de 2002 à 2004.
Mercredi 29 novembre 2006,
deux mois après une grosse crise qui laissait craindre le pire pour
leur couple, Eva Longoria et Tony Parker ont annoncé leurs fiançailles.
« Une demande en mariage romantique et parfaite », selon la
porte-parole de l’actrice. Tony Parker lui a offert une bague avec une
émeraude de grosse taille sertie de 247 diamants.
Elle est aujourd’hui l’épouse du basketteur français Tony Parker des San Antonio Spurs (NBA), qui a sept ans de moins qu'elle (il est né en 1982). Elle l'a rencontré en novembre 2004. Son mariage civil a été célébré par Bertrand Delanoë le 6 juillet 2007. Le mariage religieux eut lieu le 7 juillet 2007, une date considérée comme porte-bonheur par les Américains. La réception eut lieu au Château de Vaux-le-Vicomte à Maincy près de Melun.
Ils vivent dans une grande villa à Austin (Texas). Son père est depuis toujours un grand fan des San Antonio Spurs. On lui a donc proposé d'aller voir les joueurs dans les vestiaires après le match, et c'est ce jour qu'elle a rencontré Tony Parker. Déjà bilingue anglais et espagnol, Eva prend des cours de français.
En 2008, elle a ouvert un restaurant mexicain à Los Angeles appelé Beso, qui se traduit par " (un) baiser " en espagnol.