Pempengco'nun büyük çıkışı 2006 yılında "Step Up" dans filminde "Nora Clark" rolünü üstlenmesiyle gerçekleşti. Film dünya çapında 114 milyon doların üzerinde hasılat elde ederek ticari bir başarı elde etti. Pempengco'nun filmdeki performansı büyük beğeni topladı ve "En İyi Çığır Açan Performans" dalında MTV Film Ödülü'ne aday gösterildi.
"Step Up"ın başarısının ardından Pempengco, aralarında "Bring It On:In It to Win It" (2007), "The LXD:The Legion of Extraordinary Dancers" (2008) ve "Step Up"ın da bulunduğu pek çok film ve televizyon programında rol aldı. "Amerikan Rüyaları" (2008). Ayrıca Rihanna'nın "Umbrella" ve Rhianna'nın "Disturbia" müzik videolarında da yer aldı.
Pempengco, 2010 yılında "Aynanın Diğer Tarafı" adlı kısa filmle ilk yönetmenlik denemesine imza attı. Film, Sundance Film Festivali ve Toronto Uluslararası Film Festivali dahil olmak üzere birçok film festivalinde gösterildi.
Pempengco, oyunculuk ve yönetmenlik kariyerinin yanı sıra aynı zamanda dansçı ve şarkıcıdır. "Charice" (2008) ve "Infinity" (2009) adlı iki albüm çıkardı. Ayrıca konser ve festivallerde sahne alarak dünyayı gezdi.
Son yıllarda Pempengco cinsiyet ayrımı gözetmeyen bir imaja ve isme geçiş yaptı ve artık kendini trans kadın olarak tanımlıyor. Bir trans birey olarak deneyimi hakkında konuştu ve LGBTQ+ haklarının savunucusu oldu.