Im Jahr 2012 veröffentlichte Mendler ihr Debütalbum „Hello My Name Is...“, das auf Platz 30 der Billboard 200-Charts einstieg. Die Lead-Single des Albums, „Ready or Not“, erreichte Platz 49 der Billboard Hot 100-Charts. Mendler tourte auch mit Selena Gomez und Demi Lovato.
Im Jahr 2014 spielte Mendler die Hauptrolle im Originalfilm „Girl vs. Monster“ des Disney Channel. Sie veröffentlichte auch ihr zweites Album, Nemesis, das auf Platz 89 der Billboard 200-Charts einstieg. Die Lead-Single des Albums, „Hurricane“, erreichte Platz 94 der Billboard Hot 100-Charts.
Seitdem hat Mendler weiterhin in verschiedenen Fernsehshows und Filmen mitgewirkt, darunter Undateable (2015–2016), Merry Happy Whatever (2019–2020) und The Secret Life of Pets 2 (2019). Sie hat auch mehrere Singles veröffentlicht, darunter „Atlantis“ (2016), „Do You Miss Me at All“ (2017) und „Diving In“ (2019).
Neben ihrer Schauspiel- und Gesangskarriere ist Mendler auch eine aktive Philanthropin. Sie ist UNICEF-Botschafterin für guten Willen und hat mit verschiedenen Wohltätigkeitsorganisationen zusammengearbeitet, darunter der Make-A-Wish Foundation und der Starlight Children's Foundation.