2020 m. Mulligan vaidino Emerald Fennell juodojoje komedijos trilerio filme "Vėlančioji jauna moteris", kartu su Bo Burnhamu ir Alison Brie. Ji taip pat dirbo vykdomojo prodiuserio pareigas filme, kuris debiutavo 2020 m. Sundance kino festivalyje ir sulaukė didžiulio pripažinimo. Interneto svetainėje "Rotten Tomatoes" filmo reitingas yra 90%, o kritikai sutaria, kad "drąsiai provokuojantis, laikinas trileris, "Vylėjanti jauna moteris" yra palankus scenarijaus ir režisieriaus Emerald Fennell debiutas ir Carey Mulligan karjeros viršūnė". Dėl COVID-19 pandemijos filmo išleidimas buvo atidėtas iki 2020 m. gruodžio 25 d. Už savo pasirodymą ji gavo antrą
Nominacija į Akademijos apdovanojimą už geriausią aktorę ir laimėjo Kritikų pasirinkimo filmų apdovanojimą už geriausią aktorę tarp daugelio kitų apdovanojimų. Laimėjusi geriausios moters vaidmenį 36-ajame "Independent Spirit" apdovanojime, Mulligan savo apdovanojimą paskyrė mirusiai Helen McCrory.