Aishwarya wurde für viele indische Modemagazine abgelichtet, unter anderem für die indische Vogue. Sie macht gegenwärtig international Werbung für L'Oréal Paris, De Beers Diamanten, Coca-Cola, sowie Longines Uhren. Sie ist das erfolgreichste indische Model.

Durch das Interesse der Öffentlichkeit auf Grund ihres Miss-World-Titels wurde sie Schauspielerin. Ihr Debüt war Mani Ratnams Film Iruvar (1997), der ein Erfolg unter Kritikern war. Dennoch wurden ihre frühen Filme von der Presse zerrissen. Ihr schauspielerisches Talent wurde als unecht und hölzern bezeichnet. Es brauchte Sanjay Leela Bhansali und seinen Film Hum Dil De Chuke Sanam, um Aishwarya zum Erfolg zu verhelfen. Weitere Blockbuster sind unter anderem Taal und Devdas. Neben ihren Filmen in Hindi spielte Rai auch in Filmen in Tamil mit, wie zum Beispiel Kandukondain Kandukondain und für die bengalische Filmindustrie spielte sie 2003 unter der Regie von Rituparno Ghosh in Chokher Bali.

Devdas, in welchem Rai zusammen mit Bollywood-Superstars Shahrukh Khan und Madhuri Dixit spielte, wurde ein großer Erfolg. Der Film brachte Rai ins internationale Rampenlicht, da er für einen Oscar nominiert wurde und außerdem als erster indischer Film auf dem Filmfestival von Cannes gezeigt wurde.

Im Jahr 2003 war Rai selbst ein Mitglied der Jury in Cannes. Im Jahr 2004 wurde sie vom Time Magazine als eine der „100 einflussreichsten Leute der Welt“ gewählt. Die amerikanische Nachrichtensendung 60 Minutes widmete ihr eine Folge und bezeichnete sie als die „Schönste Frau der Welt“. Einen Monat später besuchte sie den amerikanischen Talkmaster David Letterman als erste Inderin in seiner Sendung. Eine Wachsfigur von ihr steht in Londons Madame Tussauds Wachsmuseum.

Die Klatschspalten berichteten oft von Neuigkeiten, dass Aishwarya für internationale Filmprojekte in Betracht gezogen wurde, aber erst die britische Regisseurin Gurinder Chadha ließ Aishwarya die Heldin in ihrem Film Bride and Prejudice spielen, eine Bollywood-Version von Jane Austens Klassiker Stolz und Vorurteil. Aishwarya wird außerdem im Hollywoodfilm Singularity als Brendan Frasers Filmpartnerin auftreten und in einem Bollywoodfilm namens Provoked, dessen Regisseur Jas Mundhra ist.

Die amerikanische Zeitschrift Variety berichtet außerdem, dass Aishwarya in The Last Legion, einem Film über den Niedergang des römischen Reiches, die Rolle der Römerin Mira spielen wird. Zu ihren Filmpartnern gehören Colin Firth und Ben Kingsley.

Seit dem 20. April 2007 ist Aishwarya Rai mit Abhishek Bachchan verheiratet. Abhishek Bachchan spielte mit Aishwarya bespielsweise in dem Liebesstreifen (Kuch Naa Kaho) zusammen.