Em 2009, participou do filme 17 Again ("17 Outra Vez" no Brasil e em Portugal), no qual ele interpreta Alex O'Donnell, o filho mais velho de Mike O'Donnell (Matthew Perry/Zac Efron). Esse filme foi o primeiro de Sterling nos cinemas.
Atualmente interpreta o personagem Chad Dylan Cooper na série "Sonny With a Chance" (em português Sunny entre Estrelas) do Disney Channel, ao lado de Demi Lovato. Na série seu personagem, é o astro da dramática série Mackenzie Falls, rival do programa humorístico "So Random!" (Sem Sentido!), no qual "Sunny Munroe" (Demi Lovato) participa. Na série percebemos que os personagens de Sterling e de Demi se gostam, mas são frequentemente vistos brigando por algum movito, principalmente por causa da rivalidade que há entre as séries, onde cada um dos dois protagoniza.
Em 2010, protagonizou o filme Starstruck, ao lado de Danielle Campbell, onde ele também canta músicas como "Starstruck" e "Hero", originais do Disney Channel. Em Julho desse ano foi finalizada as gravações da segunda temporada da série "Sonny With a Chance". Também estrela o filme Elle: A Modern Cinderella Tale, em que está em pós-produção. Atualmente está gravando o filme Transit, dirigido por Antonio Negret, que tem previsão para estreia em 2011. Sterling também gravou duas faixas para a trilha sonora da série Sonny with a Chance, que foi lançada em 5 de outubro de 2010 nos Estados Unidos.
