Poco después de haber finalizado su participación en Supermodelo Brazil, Adriana se mudó a la ciudad de Nueva York y cambió de agencia, dejando Ford para firmar con la Agencia de Modelos Elite Model Management. En sus inicios, su carrera consistió principalmente en trabajos editoriales de moda (con apariciones en ediciones internacionales de las revistas Vogue y Marie Claire en 1997 y 1998) así como también desfiles de pasarelas (Christian Lacroix, Valentino, etc). La primera gran oportunidad de Lima se presentó cuando apareció en un espectacular desfile de la marca Vassarette en Times Square. Su carrera en anuncios impresos continuó, y como muchos otros nombres famosos (Claudia Schiffer, Valeria Mazza, Laetitia Casta, Eva Herzigová), Lima se convirtió en una chica GUESS? en su campaña del 2000. Desde muy pequeña se caracterizó por su atractivo, hecho que llamó la atención de varios personajes en el mundo del modelaje.
Adriana se consolidó realizando más trabajos impresos para importantes marcas como Maybelline (desde 2003 hasta 2009) y Swatch. También ha trabajado para importantes marcas de moda como Armani, Versace, De Beers, Elie Saab, Alexander McQueen, Colcci, Dior, Schiaparelli, Prada, Intimissimi, Guess?, LOEWE, H&M, Bulgari, Miu Miu, Emilio Pucci, Donna Karan, Emporio Armani, Givenchy, Keds, Mossimo, Jason Wu, Balmain, Blumarine, Marc Jacobs, Maybelline, BCBG, John Galliano, Louis Vuitton. También ha trabajado con los fotógrafos más reconocidos de la moda como Annie Leibovitz, Juergen Teller, Bruce Weber, JR Durán, Steven Meisel y Mario Testino.
Durante los años 2004 y 2005 fue imagen de la compañía italiana de telefonía Tim Turbo para la cual realizó varios comerciales interpretándose a sí misma.
En abril de 2006 apareció en la portada de la revista GQ, esta fue la edición más vendida de ese año, razón por la cual la revista la nombró "La virgen más voluptuosa del mundo". Ese mismo año la revista Forbes la posicionó como la quinta supermodelo mejor pagada del mundo y en 2007 y 2008 se posicionaría en el cuarto lugar.
En 2008, volvió a aparecer en la portada de GQ, esta vez atrayendo un número récord de visitas al sitio web de la publicación. Así mismo fue portada de la revista Esquire, recreando la portada clásica de Angie Dickinson de 1966 en el 75 aniversario de la revista. Posó luciendo zapatos, diamantes y guantes para la edición de noviembre de 2007 de Vanity Fair junto con sus compañeras de Victoria’s Secret en celebración de 20 años de supermodelos.
A principios de 2012, la compañía de ropa turca Mavi Jeans contrató a Lima para ser el rostro de la marca, hecho que le permitió a la marca aumentar sus ventas en un 50% y un 20% en línea, además, su comercial de televisión, que fue visto por 28 millones de personas, se convirtió en un tema de tendencia en Twitter y el número de visitantes en la página de Facebook de Mavi aumentó en un 20%. Debido a su índice de éxito con la compañía, la rama europea y rusa de Mavi decidió convertirla en la imagen global de la marca. Lima fue fotografiada por el artista Richard Phillips en la famosa acera de Copacabana en Brasil para Visionaire n.° 62, que fue lanzado a mediados de ese mismo año.
En 2013 fue incluida en el calendario Pirelli al establecer el récord de ser la primera mujer embarazada en aparecer en el calendario. En julio de ese mismo año, la marca de moda española Desigual anunció que Lima sería la imagen de la marca durante la Semana de la Moda de Barcelona Primavera-Verano '14, después de que la supermodelo israelí Bar Rafaeli desempeñara el mismo papel en enero. Se ubicó como la tercera supermodelo mejor pagada según Forbes, con ganancias de 6 millones de dólares.
En diciembre de 2014 se ubicó en el puesto número 1 en la lista Top Sexiest Models por models.com, y también en 2015 se posicionó como la modelo mejor pagada después del retiro de Gisele Bundchen. En ese mismo año a finales de diciembre, Adriana mostró su figura de cera para el museo Madame Tussauds en Nueva York durante una ceremonia realizada en una tienda de Victoria's Secret en Manhattan, convirtiéndose así en el primer ángel en tener una figura de cera como ángel y la segunda brasileña en tener una, siendo el primero Pelé. Se trata de una réplica exacta de la modelo, con un estilo que corresponde a uno de los trajes que uso en el Victoria's Secret Fashion Show en el 2013, concretamente, en la apertura de un segmento titulado "Parisian Nights". Para realizar la figura se tomó más de 250 medidas detalladas del cuerpo de Lima, además tiene el color exacto del cabello y de sus ojos.
En 2015, se convirtió en la imagen de Vogue Eyewear y de la fragancia Decadence de Marc Jacobs. Ese mismo año, fue clasificada como la segunda supermodelo mejor pagada del mundo con ganancias de 9 millones de dólares.
En abril de 2016, Lima se convirtió en la imagen de la marca de lencería italiana Calzedonia y en julio de ese mismo año, Lima fue elegida por NBC junto con la supermodelo brasileña Alessandra Ambrosio como las corresponsales de comida y cultura del canal para los Juegos Olímpicos de Verano 2016.
En enero de 2017 Lima protagonizó la campaña de primavera/verano 2017 de la marca italiana Sportmax.
