Veliki uspjeh za Pempengco dogodio se 2006., kada je dobila ulogu "Nore Clark" u plesnom filmu "Step Up". Film je bio komercijalni uspjeh, zaradivši preko 114 milijuna dolara diljem svijeta. Pempengcoina izvedba u filmu bila je hvaljena od strane kritike, a nominirana je i za MTV Movie Award za "Najbolju uspješnu izvedbu".
Nakon uspjeha "Step Up", Pempengco je glumio u nekoliko drugih filmova i televizijskih emisija, uključujući "Bring It On:In It to Win It" (2007.), "The LXD:The Legion of Extraordinary Dancers" (2008.) i "Američki snovi" (2008). Također se pojavila u glazbenim spotovima za "Umbrella" Rihanne i "Disturbia" od Rhianne.
Godine 2010. Pempengco je debitirala kao redateljica kratkim filmom "Druga strana ogledala". Film je prikazan na nekoliko filmskih festivala, uključujući Sundance Film Festival i Toronto International Film Festival.
Osim glumačke i redateljske karijere, Pempengco je također plesačica i pjevačica. Objavila je dva albuma, "Charice" (2008.) i "Infinity" (2009.). Također je obišla svijet, nastupajući na koncertima i festivalima.
Posljednjih godina Pempengco je prešla na rodno neutralniju sliku i ime, a sada se identificira kao transrodna žena. Progovorila je o svom iskustvu transrodne osobe i postala je zagovornica LGBTQ+ prava.