一九九八年，李萌萌凭借其出色的艺术才华被沈阳军区文工团破格录取，成为该团的一名文艺兵。在文工团服役期间，她刻苦训练，积极参与各类演出与竞赛，并多次在重要的杂技赛事中荣获大奖，展现了精湛的专业技能与舞台表现力。经过多年舞台实践的积累与沉淀，李萌萌于二零一三年顺利进入北京电影学院，开始系统学习表演理论与技巧，从而为其艺术生涯开辟了更为广阔的发展道路。
二零一三年七月，李萌萌报名参与了重庆卫视举办的一档表演类竞赛节目《奇迹梦工厂》，凭借其出色的表现一路过关斩将，成功跻身全国十强的行列。次年，她获得了在由黄渤与袁泉联袂主演的谍战题材电视剧《锋刃》中出演的机会，饰演了女主角莫燕萍的同事月凤一角，这次演出标志着她的演艺生涯正式拉开了序幕。到了二零一五年，李萌萌又参演了一部都市时尚喜剧电影《捉奸侠》，在片中她生动诠释了内心缺乏安全感的女孩吕霞的形象；同年十二月二十九日，由著名导演张黎执导的历史传奇剧《少帅》正式播出，她在剧中客串出演了直系军阀首领曹锟的女儿这一角色。二零一六年一月三十一日，一部动作喜剧电影《不良女警》上线播映，李萌萌在片中饰演了性格复杂、亦正亦邪的女杀手茉莉；紧接着在二月六日，她主演的一部网络电影《仙班校园》迎来首映，片中她化身为一位性感娇嗲的教师雯雯；三月二十五日，一部由她与Mik、谢容儿、杨杏等人共同主演的恐怖电影《恐怖将映》在中国与泰国同步上映；同年八月二十四日，她与陈尚泽联袂主演的校园喜剧电影《极道校园》上线，她在片中担纲女主角，饰演了性格鲜明的陈心儿；直至十一月十二日，又一部由她主演的动作喜剧电影《绝世神偷》与观众见面，她在片中精彩演绎了身手不凡的美女大盗余夏。
二零一七年四月，李萌萌正式登上中国首个跆拳道职业联赛的赛场，开启了她在职业竞技领域的崭新旅程；同年十二月二十日，由木青执导的动作奇幻网络电影《辣妹特工》正式与观众见面，她在片中精彩演绎了身手矫健、神秘莫测的角色“魁猫”；此外，她担纲主演的武侠电影《大唐英豪之曼陀罗之迷》也在同年登陆院线，进一步展现了她在古装动作戏方面的扎实功底。进入二零一八年，七月二十三日，她与鹿晗、关晓彤共同参演的青春热血格斗剧《甜蜜暴击》火热播出，李萌萌在剧中成功塑造了性格直爽大方、极具亲和力的程亚楠一角，给观众留下了深刻印象。二零一九年七月九日，由王永超执导的科幻题材网络剧《再见，将来》上线，她饰演了一位工作能力出众、性格爽朗且言辞犀利的新闻记者姜莱；同年八月十六日，她参演的魔幻电影《龙牌之谜》上映，该片由奥列格·斯特普琴科执导，为了呈现最真实的动作场面，李萌萌坚持拒用替身，所有高难度打戏均亲自完成，体现了高度的职业精神；九月，她凭借在电影《龙牌之谜》中的出色表现，荣获第一届都匀电影电视节电影竞赛单元“最具实力女演员”奖项；十一月，她加盟由洪金宝导演的现代军事题材电影《黎明勋章》，与乔振宇、文咏珊、释小龙等合作，在片中饰演天狼特战部队中性格好强、意志刚毅的女特种兵刘婷，再次挑战了硬朗的军人形象。二零二零年六月二十三日，她参演的年代谍战剧《局中人》播出，在剧中她诠释了兼具魅惑气质与飒爽风范的女主角曼丽；七月一日，她主演的网络电影《霍家拳之铁臂娇娃》于爱奇艺平台独家上线。二零二一年五月十三日，她主演的另一部电影作品《霍家拳之铁臂娇娃2》正式播出；七月十八日，她与杨烁共同主演的爱情喜剧电影《成都假日》在成都举行开机仪式，宣布项目正式启动；七月二十八日，她主演的枪战动作电影《鬼手神枪》在爱奇艺独家播映，持续为观众带来紧张刺激的视觉体验。
在2022年4月7日，由李萌萌担任联合制片人并领衔主演的东方玄幻电影《东游传》于腾讯视频与爱奇艺双平台同步播出，她在片中成功塑造了白瑛这一角色，其表演既飒爽又可爱，展现了多变的角色驾驭能力，将人物外表娇憨而内心坚毅的特质刻画得淋漓尽致；同年7月17日，其主演的动作喜剧电影《霍家拳之铁臂娇娃3》在腾讯与爱奇艺平台实现全网首播，李萌萌在片中诠释了上海滩美女老大阿暿这一形象；到了12月16日，她参演的另一部电影作品《特战行动队》也正式在全网进行独家播映。进入2023年，李萌萌的演艺活动依然密集：2月9日，由其主演的电影《追击》在爱奇艺平台上线；3月25日，她参演的电影《黑楼怪谈》登陆腾讯视频和爱奇艺；次日（3月26日），其主演的动作警匪题材电影《怒火扫毒》于优酷和爱奇艺双平台全网首播，她在片中饰演了副队长陈敏一角；4月1日，主演的爱情电影《不能错过的只有你》上映，她扮演了角色林问；4月20日，其主演的电影《洗屋大师》如期播出；5月28日，另一部她参演的电影《山村旅店》与观众见面；8月8日，由她主演的奇幻爱情电影《白狐情缘》正式上线；11月1日，其主演的喜剧动作电影《我的女大佬》在爱奇艺平台播出。时间来到2025年，2月5日，李萌萌出演的电视剧《心灵迷雾》在腾讯视频实现全网独播；紧接着在3月3日，她领衔主演的电视剧《我的媳妇不好惹》也正式播出；同年7月，她参演的电影《哀牢山·迷境》宣布开机。2026年2月14日，她参演的电影《遇见不同的遇见》登陆院线公开上映。
二零二二年八月二十九日，演艺界人士李萌萌、周浩东、吴晴、刘晓晔、唐晓飞、罗俊林、丹尼以及朱宏等众多来自不同艺术领域的知名人士，共同参与了旨在表达对重庆支持的《凝聚星力量》活动。此次活动通过公开声援的方式，展现了文艺工作者对社会事务的关注与参与。与此同时，与该活动紧密相关的《凝聚星力量》宣传海报也随之发布，进一步扩大了本次声援行动的社会影响力和公众认知度。
李萌萌是一位在演艺道路上极为刻苦且专注的演员，她正直而独立的个性使她对各类新事物与新环境的适应能力尤为突出，总能迅速融入不同的创作氛围之中。得益于早年从事杂技表演所积累的丰富经验，在《奇迹梦工厂》中，她生动演绎了穿越红外线、连续侧翻以及高难度劈叉等一系列杂技技巧，其性感而矫健的身段配合灵敏迅捷的身手，赢得了在场多位导师的一致认可与称赞。李萌萌不仅具备刻苦钻研的职业精神，性格中也带着一份令人欣赏的坦率与直爽，在电影《龙牌之谜》的拍摄过程中，她再次借助过往的杂技功底，在镜头前展现出流畅而精准的动作表现，这份出色的身体控制能力与专业态度，也获得了导演及多位前辈演员的高度评价与肯定。