Lima war eine Hauptdarstellerin in der Internet-Comedy Poor Paul (2008–2009) und wurde später Hauptdarstellerin in Fox' Arztserie The Mob Doctor (2012–2013). Sie hatte eine wiederkehrende Rolle in NBCs Spionageserie Allegiance (2015), war Hauptdarstellerin in ABCs Thriller The Family (2016) und hat eine wiederkehrende Rolle in Fox' Actionserie Lethal Weapon (2016). Von 2016 bis 2017 spielte Lima die lesbische Detective Maggie Sawyer in der zweiten und dritten Staffel von The CWs Supergirl.

2018 spielte Lima die Figur der Psychiaterin Krista Dumont in der zweiten Staffel von Netflix' The Punisher.

2019 stieß Lima zur zweiten Staffel von ABCs A Million Little Things als Militärveteranin und Physiotherapeutin Darcy Cooper. In Staffel 3 (2021) wurde sie Hauptdarstellerin.

Lima hatte einmalige Auftritte in Episoden von How I Met Your Mother (2008), Ghost Whisperer (2009), Melrose Place (2009), House (2010), In Plain Sight (2010), Franklin & Bash (2011) und CSI: Crime Scene Investigation (2014).