V Hollywoodu se zavedl jako všestranný herec, který spolupracoval s pozoruhodným množstvím velice ceněných režisérů. Peña si vysloužil pozornost svým výkonem v provokativním oscarovém snímku Paula Haggise Crash po boku Dona Cheadlea, Matta Dillona a Terrence Howarda. Peña byl za svou roli zámečníka Daniela nominován na celou řadu prestižních cen v kategorii Nejlepší herecký tým a ceny Screen Actors Guild a Broadcast Film Critics Association. Během uplynulého roku se podílel na celé řadě filmů včetně nezávislého snímku Everything Must Go s Willem Ferrellem a Rebeccou Hall. Zanedlouho bude k vidění v nezávislé komedii The Good Doctor s Orlandem Bloomem. Kromě toho ho budeme moci spatřit v druhé sezóně seriálu stanice HBO Nahoru a dolů s Dannym McBridem. Tito dva herci spolu navíc v současné době natáčejí nezávislý snímek 30 minutes or less, ve kterém mimo nich hraje například i Jesse Eisenberg a režíruje ho Ruben Fleischer. Letos v létě by měl také natáčet film Lincoln Lawyer s Matthewem McConaugheym. Na televizních obrazovkách se proslavil zejména rolí v televizním filmu Stávka stanice HBO. Tento film na motivy skutečného příběhu mladého mexického učitele na americké střední škole, který pomohl v polovině šedesátých let zorganizovat velkou studentskou stávku, mu vynesl cenu Imagen Award v kategorii Nejlepší herec. Kromě toho si zahrál také ve čtvrté sezóně úspěšného televizního seriálu Policejní odznak po boku Glenn Close a Anthonyho Andersona.