En 2003, elle amorce sa carrière internationale en devenant Lisette dans le film Head in the Clouds du réalisateur australien John Duigan aux côtés d'acteurs et actrices de renommée internationale tel les Charlize Theron et Penelope Cruz. En 2004, lors de la 24 e édition des Prix Génies à T oronto, Karine Vanasse est mise en nomination dans la catégorie Interprétation féminine dans un premier rôle pour le rôle de Donalda dans Séraphin, un homme et son péché et elle obtiendra le rôle central dans le long métrage Sans Elle du réalisateur Jean Beaudin. En 2005, la chevronnée productrice et auteure, Fabienne Larouche, lui offre le rôle central de sa toute nouvelle télésérie très attendue Un homme mort, rôle qu’elle a spécialement écrit pour elle . À l’automne 2005, elle décroche deux projets télé majeurs, soit le rôle-titre très convoité dans le docu-fiction Marie-Antoinette, une coproduction France-Québec coréalisée par Yves Simoneau et Francis Leclerc, ainsi qu’un premier rôle dans la télésérie canadienne anglaise October, 1970.

En 2006, elle reçoit le prestigieux prix Femme de mérite par la Fondation Y des femmes de Montréal et est aussi sélectionnée parmi les 101 femmes leaders 2006 du Québec par le magazine Entreprendre auprès de la chanteuse internationale Céline Dion, la gouverneure Général du Canada Michaëlle Jean, la renommée productrice Denise Robert, pour ne nommer que cel les-ci. Au printemps, un autre rôle d’envergure pour cette actrice de talent dans le long métrage Ma fille, mon ange. Elle y partage la vedette avec l’un des acteurs les plus chevronnés au Québec, Michel Côté. Suivra un nouveau rôle majeur pour Karine Vanasse, c’est-à-dire le rôle principal féminin d’un projet d’importance en télé dans une coproduction Québec/États-Unis, soit la télésérie Killer Wave, réalisée par Bruce McDonald.

Désirant s’impliquer de plus en plus et contribuer pleinement aux différentes étapes que doit franchir un projet cinématographique pour parvenir à sa pleine maturité, Karine Vanasse, avec toute l’intensité et le désir de se familiariser encore plus avec tous les aspects et les rouages du métier, s’associe à titre de coproductrice à la prestigieuse maison de production REMSTAR afin de concevoir, avec toute la sensibilité et le respect qui s’imposent, un projet cinématographique qui lui tient tout particulièrement à cœur et qui porte sur les évènements tragiques de la Polytechnique.

Karine Vanasse charme par sa personnalité, sa spontanéité, sa présence naturelle à l'écran, sa générosité, Cette jeune actriceest considérée comme une étoilemontante du milieu artistique québécois. On lui attribue les qualités et le talent d'une actrice vouée à un grand avenir et à une carrière internationale.