Embora Eminem tenha feito uma pequena participação no filme The Wash, ele marcou sua estreia em Hollywood no filme semi-biográfico 8 Mile, lançado em novembro de 2002. O rapper afirmou que este não é um relato de sua vida, mas sim uma representação de como os jovens crescem em Detroit. Foram gravadas diversas músicas novas para a trilha sonora do filme, incluindo "Lose Yourself", a qual conquistou o Oscar de melhor canção original em 2003. No entanto, a música não foi cantada ao vivo na cerimônia, devido à ausência de Eminem. Luis Resto, que co-escreveu a canção, recebeu o prêmio.

Eminem já fez vários trabalhos como dublador. Exemplos disto são o jogo 50 Cent: Bulletproof, onde ele faz a voz de um policial corrupto, e o desenho animado online The Slim Shady Show, que posteriormente foi lançado em DVD. Ele também foi convidado para fazer o papel de David Rice no filme Jumper, mas preocupações do diretor Doug Liman fizeram com que ele fosse substituído por Hayden Christensen. Outra participação especial de Eminem se deu no filme Funny People, onde se envolveu em uma discussão com Ray Romano. Foi revelado em 8 de novembro de 2009 que ele irá estrelar a série antológica de horror em 3D Shady Talez. As quatro edições da série deverão ser lançadas em 2011.