Sa carrière démarre réellement quand elle obtient le rôle-titre de la série Hannah Montana, qui est un succès d'audience pour Disney Channel, le premier épisode étant regardé par 5,4 millions de téléspectateurs. Elle y incarne une jeune adolescente, Miley Stewart, qui mène une double vie de rock star. Son père incarne quant à lui le rôle de Robbie Ray Stewart, un ancien chanteur de country. Miley Cyrus interprète elle-même les titres de Hannah Montana, dont les deux albums de la bande originale se placent premier des ventes d'albums aux États-Unis la semaine de leur sortie. Son personnage de Hannah Montana apparaît dans un épisode de la série Disney La Vie de palace de Zack et Cody.
En 2007, toujours pour Disney, elle interprète une voix dans un épisode de Kuzco, un empereur à l'école et chante I learned from you pour Le Secret de Terabithia (distribué par Disney aux États-Unis). Elle apparaît aussi brièvement dans la scène finale de High School Musical 2. Elle remporte également deux Teen Choice Awards, en tant qu'artiste de l'été et meilleure comédienne dans une série télévisée de comédie (pour Hannah Montana). Elle avait déjà été nommée l'année précédente comme révélation de l'année. En 2008, elle a de nouveau remporté deux Teen Choice Awards.
Miley va rentrer dans le Guinness World Records Book 2009, dans la catégorie "Plus haut chiffre d'affaires d'un film tiré d'une tournée", avec le Best of Both Worlds Tour Movie (près de 53.4 millions de dollars de recettes en seulement deux semaines). Ce même film s'est vu attribué un award dans les IBC Innovation Awards, qui récompensent l'application des nouvelles technologies.
Disney a choisi Miley Cyrus comme rôle principal dans un film encore sans nom, qui a été fait sur mesure pour la star de "Hannah Montana" par l'auteur Nicholas Sparks, d'après Variety :
"Sparks écrit actuellement un roman sans nom et simultanément un scénario pour une possible adaptation en film, qui sera produit par Disney-based Offspring Entertainment en partenariat avec Shankman et Jennifer Gibgot. [(Tish Cyrus]] sera la productrice exécutive. Gibgot a dit que le projet est né après que Jason Reed (de Disney) ai rencontré l'actrice, qui essaye d'élargir son public et prend un tournant dans sa carrière, qui va devenir plus adulte. Elle a mentionnée "A Walk to Remember" comme exemple sur ce qu'elle espèrerait faire dans le futur. Le roman de Sparks aurait semblé interresser Miley, sa famille et les producteurs. Cela dit, le projet reste encore top secret. A Walk to Remember" met en scène Mandy Moore, loin d'une star de la pop, et de la même façon, Miley ne chantera pas, elle ne fera que jouer la comédie dans le drame de Sparks".
