2005-2010: Daddy’s Little Girls y 3mcclaingirleditar
Después de que su hermana fuera descubierta en 2004 por un ejecutivo de música que la escuchó cantar, China fue elegida para la película The Gospel (2005) con Sierra en el coro de niños. Alrededor de este tiempo, las hermanas formaron el grupo de música the 3mcclaingirls. En diciembre de 2005, mientras estaba en el set de House of Payne de Tyler Perry, China presentó a sus hermanas Sierra y Lauryn a un productor de espectáculos y las hermanas interpretaron una canción para él. Luego fueron elegidos para la película Daddy’s Little Girls (2007) como las hermanas James, y Sierra fue estrella invitada en la serie, Tyler Perry’s House of Payne. En 2008, las tres hermanas comenzaron a publicar videos en su canal de YouTube cantando covers de canciones. McClain tuvo un pequeño papel como vecino en el cortometraje Six Blocks Wide (2008). Al año siguiente, interpretó a Carina en la película Shrink junto a Kevin Spacey y Keke Palmer.
2011-2014: Las hermanas McClain y A. N. T. FarmEdit
Después de que China aterrizara su propio programa en Disney Channel llamado A. N. T. Farm en 2011, McClain y sus hermanas cambiaron el nombre de su grupo a the McClain Sisters, y cantaron dos canciones en la banda sonora de A. N. T. Farm: «Perfect Mistake» y «Electronic Apology». Sierra McClain también fue compositora de temas musicales para la serie. En diciembre, el grupo interpretó su versión de la canción «Jingle Bell Rock» en el Desfile del Día de Navidad de los Parques de Disney de 2011. En marzo de 2012, el grupo firmó con Hollywood Records, lanzó su canción «Rise», y fue el acto de apertura en Houston en el Houston Rodeo para Big Time Rush en su Better with U Tour.
Al mes siguiente se presentaron en el Rollo de Huevo de Pascua de la Casa Blanca de 2012. En noviembre de 2012, McClain fue estrella invitada con su hermana Lauryn e interpretó la canción «Go» durante el episodio «chANTs of a Lifetime» para A. N. T. Farm. Desde finales de 2012 hasta 2016, McClain y sus hermanas continuaron tocando y lanzando canciones. En particular, lanzaron su canción «The Great Divide», que alcanzó el puesto número 4 en las canciones digitales de Billboard US Kid; se presentó en el pre-show para los Radio Disney Music Awards 2014 y presentó un premio; y tuvo su primer concierto como cabeza de cartel en The House of Blues en Anaheim, California; y se presentó en el 19º Día de los Niños Arthur Ashe. Desde el verano hasta el otoño de 2014, el grupo se embarcó en una gira de feria estatal por los Estados Unidos. En diciembre de 2013, China anunció en Twitter que A. N. T. Farm terminaría después de su tercera temporada. Poco después de este anuncio, las Hermanas McClain se separaron de Hollywood Records. Después de dejar el sello discográfico, el grupo cambió su nombre de The McClain Sisters a simply McClain.
2015-presente: Empire y 9-1-1: LonestarEdit
En septiembre de 2015, McClain fue elegido para un piloto de Showtime de Lena Waithe, pero nunca fue elegido. En 2016, McClain fue elegida y comenzó a interpretar a Nessa Parker, un papel recurrente, en la serie de televisión Empire (2016-2018). Para la serie, cantó varias canciones para la banda sonora de la serie, y su papel como Nessa se considera su papel de avance. Su grupo de chicas, McClain, se detuvo después de que las tres hermanas contrataran varios papeles de actuación. Luego pasó a protagonizar como Tosha en la película de baile Honey: Rise Up and Dance (2018). Obtuvo más reconocimiento por protagonizar el papel principal de Tanya Clifton en la segunda temporada de la aclamada serie de televisión Mindhunter (2019). Ganó más atención después de interpretar el papel principal de Grace Ryder en 9-1-1: Lone Star (2020-presente).
En junio de 2020, su grupo de chicas cambió su nombre a Thrii, y actuó en Radio Disney Presents ARDYs Summer Playlist.