Bien que Michael fut un habitue des productions independantes, ses dans deux films oscarises que Michael se fera demarque, Million Dollar Baby (2004) et Crash (2005).

Bien que les deux films furent acclames par la critique, Pena recu une attention pour sa performance particulierement emotionnelle dans Crash. L’annee suivante, il apparait dans la serie “The Shield”.

En 2006, il joue dans le film d’Oliver Stone “World Trade Center”. Il a egalement eu un petit role dans le film de Alejandro Gonzalez Inarritu “Babel”. Cela lui donne la rare distinction d’avoir apparu dans trois films Oscarises consecutifs.

Il a egalement joue aux cotes de Mark Wahlberg dans Shooter (2007) comme agent du FBI.