Ivanović a jucat la Wimbledon, versiunea junior, în 2004. Ea a pierdut meciul în fața jucătoarei ucrainene Kateryna Bondarenko. A devenit jucătoare profesionistă de tenis în august 2003. A încheiat sezonul de tenis 2004 ca fiind una dintre primele 100 de jucătoare din lume. În 2005, Ivanović a câștigat primul ei titlu în cadrul Asociației feminine de tenis (WTA). Ea a câștigat acel meci la Canberra, Australia. Ea a învins-o pe jucătoarea maghiară Melinda Czink. Ea a terminat anul 2005 în top 20 mondial. A învins-o pe Martina Hingis din Elveția la Rogers Cup de la Montreal în 2006. De asemenea, a câștigat singurul ei titlu în competiția de dublu cu Maria Kirilenko în Olanda. Hingis și-a luat revanșa pentru înfrângerea de la Montreal, învingând-o pe Ivanović în finala Toray Pan Pacific Open de la Tokyo, Japonia, în februarie 2007. Ivanović a câștigat al treilea său titlu WTA învingând-o pe rusoaica Svetlana Kuznetsova în turneul German Masters de la Berlin, în mai 2007.
A ajuns în finala primului său turneu de Grand Slam în 2007, la Roland Garros, dar a pierdut în fața belgiencei Justine Henin. Ea a declarat că pierderea acelui meci a fost cel mai rău moment al ei pe un teren de tenis. Ivanović a încheiat acel an ca fiind una dintre cele mai bune zece jucătoare din lume. În sezonul următor, ea a ajuns în finala Openului Australiei, unde a pierdut în fața Mariei Sharapova. După finală, ea a fost a doua cea mai bună jucătoare din lume. În martie 2008, Ivanović a învins-o din nou pe Svetlana Kuznetsova într-o altă finală, la Indian Wells, în California.
A câștigat Openul Franței în 2008, învingând-o pe rusoaica Dinara Safina cu 2-0 în finala de la Paris. Premiul ei pentru victorie a fost un trofeu și un milion de euro. După câștigarea trofeului, a devenit cea mai bună jucătoare de tenis din lume. A fost prima sârboaică care a devenit cea mai bună jucătoare din lume. După ce a câștigat turneul, a avut parte de o petrecere de "bun venit acasă" la Belgrad și a luat cina cu președintele Serbiei. În iunie 2008, Ivanović era așteptată să câștige Turneul Campioanelor de la Wimbledon, dar a pierdut în turul al treilea. De atunci, ea nu a reușit să treacă de turul al patrulea la nicio competiție majoră.
De asemenea, Ivanović a jucat tenis pentru Serbia într-o competiție internațională numită Fed Cup. Până în octombrie 2011, ea a jucat 20 de meciuri și a câștigat 14 dintre ele.