Deniz Çakır en büyük çıkışını Reşat Nuri Güntekin’in aynı adlı romanından günümüze uyarlanan Yaprak Dökümü dizisiyle yaptı. Dizi sayesinde tecrübesi ve popülaritesi artan Deniz Çakır dizide en önemli karakterlerden biri olan Ferhunde rolüyle dikkat toplamayı başardı. Dizideki oyunculuğu kendisine 2010 senesinde ilk kez takdim edilen İsmail Cem Televizyon Ödülleri’nde En İyi Yardımcı Kadın Oyuncu – Dram ödülü kazandırdı. Çakır, hatta bu sayede diğer bazı ülkelerde de başta Bulgaristan ve Azerbaycan olmakla hayranlar kazandı. Bu sıralarda İstanbul Devlet Tiyatrosunda “Uyarca” isimli oyunda yer almıştır. Deniz Çakır dizideki oyuncular arasında özellikle Halil Ergün ile yakın bir arkadaşlık kurmuştur. Kendisi TV8’de katıldığı bir programda Ergün’ün kendisinin oyunculuğunun gelişmesinde çok büyük katkısı olduğunu dile getirmiştir. Deniz Çakır 2008 senesinde Özlem Akova’nın yönetmenliğini yaptığı Kako Si? filminde başrolü üstlendi. Filmin 2010 senesinin sonlarına doğru vizyona girmesi bekleniyor. Berlin Film Festivali için yapılmış filmin fragmanı uzun süre yayınlanmış olsa da Türkiyede vizyonlara girmemiştir. Çakır, bu dönemde filmin festival filmi olduğunu ve vizyona gireceğini zannetmediğini söylemiştir. Yakında gösterime girmesi beklenen Emre Şahin’in yönetmenliğini yaptığı 40 isimli sinema filminde yine başrolde yer almıştır. Şahin, rolü sadece onun için yazdığını söylemiştir. Bir çanta etrafında dönen hayatları konu alan film Deniz Çakır’ın oynamayı kabul ettiği iki filmden biri. Daha önce birçok proje teklifi alsa da sadece arşive konulucak işlerde yer alarak daha iyi bir kariyer çizmeyi planladığını belirtti. Oyuncu, Avrupa Yakası isimli dizinin bir bölümünde de konuk oyuncu olarak yer almıştır.
Çakır, 2009 senesinde Aşk Sözleri isimli bazı William Shakespeare oyunlarının karışımı olan bir tiyatro oyununda yer aldı. Oyundaki performansıyla Afife Jale Ödülleri’nde bir adaylıkla onurlandırıldı. Oyuncu bunun dışında seslendirmeler ‘de yapmaktadır. Reklamlar dışında Iron Man ve Kung Fu Panda gibi bazı filmlerde seslendirme yapmıştır.
Çakır, Özcan Deniz’in Ya Sonra filminde Didem karakteri ile sinemada 3. başrolü üstlenmiştir. Ya Sonra şarkısını seslendirerek, herkesi şaşırtan oyuncunun da etkisiyle parça Yılın en çok tıklanan soundtrack müziği olmuştur.
Eylül 2011 tarihinde başlayan İffet adlı dizide yer almaktadır. Namus kavramını sorgulayan dizide, İbrahim Çelikkol, Zuhal Olcay ve Melike Güner de oyuncu kadrosunda yer alan isimlerdendir. Daha Sonra 2013 yılı Ocak ayının ilk haftasında Şah Sultan rolüyle Muhteşem Yüzyıl dizisinin kadrosuna katılmış, bir sezonluk performanstan sonra ayrılmıştır.