בשנת 1999 החלו הליהוק לסרט "הארי פוטר ואבן הפילוסוף" (שפורסם כ"הארי פוטר ואבן הקוסם" בארצות הברית), עיבוד הסרט לרומן המכר ביותר של הסופרת הבריטית ג'יי. ק. רולינג. סוכני הליהוק מצאו את ווטסון באמצעות מורה התיאטרון שלה באוקספורד, והמפיקים התרשמו מהביטחון שלה. לאחר שמונה אודישנים, המפיק דייוויד היימן אמר לווטסון ולמתבקשים דניאל רדקליף ורופרט גרינט כי הם נבחרו לתפקידי חברי בית הספר הרמיוני גריינג'ר, הארי פוטר ורוסלי, בהתאמה. רולינג תמכה את ווטסון מהבחינה הראשונה שלה. שחרורו של "הארי פוטר ואבן הפילוסוף" בשנת 2001 היה הבכורה של ווטסון על המסך. הסרט שבר את שיא מכירות יום הפתיחה וגישות שבוע הפתיחה והיה היה הסרט המכר ביותר ב-2001.
הארי פוטר ואבן החכמים