En 2020, Mulligan protagonizou a película de comedia negra de Emerald Fennell "Promising Young Woman", xunto a Bo Burnham e Alison Brie. Tamén foi produtora executiva da película, que debutou no Festival de Cine de Sundance de 2020 con gran aclamación. O sitio web Rotten Tomatoes lista a clasificación da película como o 90%, cun consenso de críticos que di: "Un thriller audazmente provocativo e oportuno, "Promising Young Woman" é un debut de longa duración propicio para o escritor e director Emerald Fennell <unk> e un punto culminante da carreira de Carey Mulligan". Debido á pandemia de COVID-19, o lanzamento do filme retrasou ata o 25 de decembro de 2020. Pola súa actuación, recibiu o seu segundo Premio da Academia.
Foi nomeada a Mellor Actriz e gañou o Premio da Crítica á Mellor Actriz entre moitos outros honores. Despois de gañar o premio á mellor actriz principal no 36o Independent Spirit Awards, Mulligan dedicou o seu premio á falecida Helen McCrory.