Lima a été actrice régulière dans la comédie internet Poor Paul (2008-2009) et a ensuite obtenu un rôle régulier dans le drama médical de Fox, The Mob Doctor (2012-2013). Elle a eu un rôle récurrent dans la série d'espionnage d'NBC Allegiance (2015), a été actrice régulière dans le thriller d'ABC The Family (2016) et possède un rôle récurrent dans le drama d'action de Fox Lethal Weapon (2016). De 2016 à 2017, Lima a incarné la détective lesbienne Maggie Sawyer aux deuxième et troisième saisons de Supergirl sur The CW.
En 2018, Lima a joué le rôle de la psychiatre Krista Dumont dans la deuxième saison de The Punisher sur Netflix.
En 2019, Lima a intégré la deuxième saison d'A Million Little Things sur ABC en tant que vétérane militaire et physiothérapeute Darcy Cooper. Elle est devenue actrice régulière à partir de la saison 3 (2021).
Lima a fait des apparitions ponctuelles dans des épisodes de How I Met Your Mother (2008), Ghost Whisperer (2009), Melrose Place (2009), House (2010), In Plain Sight (2010), Franklin & Bash (2011) et CSI : Scène de crime (2014).