刘萌萌的早年教育经历始于大连市青泥洼桥小学，在那里她完成了基础学业。此后，她进入沈阳音乐学院舞蹈学院进行专业学习，并顺利毕业。为了进一步拓展艺术道路，她在毕业后选择前往北京电影学院继续深造与进修，以丰富自身的表演艺术素养与实践能力。
二零一零年，国内首档大型导演选拔真人秀节目《我要拍电影》迎来总决赛阶段，同年，刘萌萌所参与拍摄的第一部影视作品《恋爱中的灭绝师太》也正式与观众见面。进入二零一二年，她与严屹宽、姜武、杜淳、王宝强等众多演员一同参演了古装传奇题材电视剧《隋唐演义》，并在其中塑造了隋文帝杨坚之女琼花公主这一角色，此次演出被视为她演艺事业的一个正式起点；该剧于二零一三年一月十四日播出。随后在同年二月二十四日，由潘安子执导的喜剧电影《双城计中计》登陆院线，刘萌萌也在片中贡献了演出。七月三十日，她与陈赫、娄艺潇、孙艺洲等演员联袂出演的都市爱情轻喜剧《爱情公寓3》开始播映，刘萌萌在剧中饰演了外形靓丽、性格温柔且聪慧大方的甜美女主播诺澜，这一角色令她获得了更多观众的关注。此外，在二零一三年一月一日，刘萌萌与于震共同主演的抗战题材剧集《利箭行动》也已播出，她所扮演的是身怀绝技、机敏过人的共产党特工林筱雨，展现了其在不同类型剧中的表演潜力；此后她再度出演的作品《利箭纵横》也相继上映。同年十月三十一日，刘萌萌又与杨烁、于震、范雨林合作，主演了传奇剧《决战燕子门》，在剧中她诠释了性格俏皮活泼、天真可爱的马晓婉一角，进一步拓宽了自己的戏路。
二零一四年伊始，刘萌萌的演艺事业便呈现出活跃的态势。一月一日，她与李维嘉、姜潮、沈婷婷共同合作的都市爱情电影《201413》正式登陆院线，她在片中成功塑造了温柔体贴、勤俭持家的方小乔一角，其细腻的表演给观众留下了深刻印象。紧接着在当月十五日，由她主演的爱情喜剧《屌丝日记》也与观众见面，刘萌萌在剧中诠释了白富美林洛霏这一角色，展现了人物独特的魅力。同年，她再度与娄艺潇、陈赫携手，共同出演了都市爱情喜剧《爱情公寓4》，该剧的播出进一步丰富了她的作品履历。六月十三日，刘萌萌参与了明星真人秀节目《花样年华2》的录制，该节目于江苏卫视播出，她在节目中深入苗寨，亲身体验了质朴的乡村生活，展现了荧幕之外的真实一面。七月二十一日，她出演的都市爱情剧《爱情回来了》播出，剧中她饰演了痴情于宠物医生的林晓娅，演绎了一段动人的情感故事。 进入同年八月，刘萌萌的工作日程依然紧凑。她主演的年代悬疑情感剧《深宅雪》正式开机，她在剧中挑战了身世坎坷、命运悲情的女孩芳儿一角，预示着这将是一次深刻的角色塑造。八月二日，由开心麻花团队主演的系列爆笑喜剧《香瓜七兄弟2》播出，刘萌萌在剧中客串出演了美艳高管“洛小夕”，为剧集增添了一抹亮色。十一月二十七日，她与曲高位、傅方俊联袂主演了一部根据热门手游改编的微电影《不败青春》，影片上线后，她所饰演的励志IT女形象获得了不少关注。 时间来到二零一五年，刘萌萌继续在多题材作品中展现其可塑性。一月二十八日，她出演的古装探案喜剧《医馆笑传》于安徽卫视与陕西卫视同步首播，她在剧中饰演容貌精致且性格层次丰富的顾倾城，其古装扮相与演技获得了观众的认可。同年二月，她在音乐领域也进行了新的尝试，与NINETYNINE乐团首度合作，推出了个人首支单曲《因为是你》，拓展了其艺术表达的边界。九月十六日，她主演的抗战题材剧集《历史永远铭记》在中央电视台一套黄金时段播出，她在剧中饰演马海德的妻子苏菲，以真挚的情感演绎了战火年代中的坚韧女性。十一月十一日，另一部由她出演的家庭伦理剧《家和万事兴》在湖南卫视播出，她在剧中刻画了为爱痴狂、不惜一切代价的偏执女人宋香，其极具张力的表演引发了观众的热议。此外，在同一年度，她还主演了一部动作科幻电影《时光大战》，进一步展现了她在不同类型片中的适应能力与表演潜力。
二零一六年一月八日，由刘萌萌与李小璐、贾乃亮等人共同出演的民国爆笑悬疑剧《煮妇神探》正式播出，她在剧中生动演绎了那位劫富济贫、行侠仗义的女飞侠李亚飞；同年二月一日，其参演的另一部古装爱情剧《寂寞空庭春欲晚》也与观众见面，刘萌萌在剧中诠释了内心纯良且肩负特殊使命的角色玉箸；到了十月二十四日，她主演的职场轻喜剧《实习侠》登陆荧屏，剧中她将那位行事莽撞却充满热情的中二美少女“端木木”塑造得活灵活现；十二月十一日，刘萌萌出演的都市爱情剧《放弃我，抓紧我》播出，她在剧中饰演了厉薇薇的设计助理珍妮一角，展现了职场女性的细腻一面。二零一七年一月二日，刘萌萌携手钟汉良、杨颖等演员联袂出演的古装武侠言情剧《孤芳不自赏》开播，她所扮演的风情万种、妩媚动人的凉国娇燕楼老板娘燕十三娘给观众留下了深刻印象；同年五月，她作为固定嘉宾加盟了腾讯视频推出的喜剧对话类综艺节目《开心相对论》，展现了其幽默风趣的综艺感；十月十九日，其出演的古装奇幻爱情剧《那片星空那片海2》播出，她在剧中化身为美丽神秘的美人鱼“银瑚”；十一月，由她主演的科幻悬疑剧《皮囊之下》正式开机拍摄。二零一八年七月二十四日，刘萌萌参演的古装爱情剧《媚者无疆》播出，她在剧中饰演了气质清冷、命运曲折的角色幽禅。二零二零年一月十二日，她出演的都市喜剧《爱情公寓5》播出，刘萌萌再度回归，继续饰演深受观众喜爱的诺澜一角；同年九月十日，她与成毅、赵樱子、韩栋等合作主演的古装女性传奇剧《长安诺》上线，刘萌萌在剧中成功塑造了对皇帝萧承睿充满依赖且爱得执着无悔的四妃之首贺兰绾音，其表演层次丰富，情感饱满。二零二一年六月十七日，刘萌萌参演的古装神话爱情剧《千古玦尘》播出，她在剧中饰演了清冷孤傲的雪迎一角。二零二二年四月三十日，她与窦骁、陈都灵、胡军等演员合作出演的民国题材剧集《良辰好景知几何》播出；同年十一月十日，由其主演的古装剧《卿卿日常》与观众见面，刘萌萌在剧中饰演了善良貌美、性格开朗的三少主夫人董海棠，展现了角色温婉大气的特质；十一月三十日，她出演的奇幻古装剧《星河长明》播出，剧中她饰演了雪岚微这一角色。二零二三年二月二十六日，刘萌萌与韩栋、王李丹妮等合作主演的古装玄幻电影《聊斋画壁》在爱奇艺、腾讯视频双平台上线，她在片中饰演了世间最后一只凤凰尾生，演绎了一段跨越种族的凄美故事；四月二十九日，刘萌萌再度与韦正导演合作，参演了由其执导的电视剧《破事精英2》，在剧中饰演了万兽集团董事长的女儿陆双馨，呈现了现代都市女性的独立与智慧。二零二四年四月二日，她出演的古装仙侠剧《又见逍遥》播出；五月六日，其参演的镜面人生情感剧《生活在别处的我》也与观众见面。二零二五年八月三日，刘萌萌参演的电视剧《二龙湖·村暖花开3》正式开机拍摄；八月十六日，她出演的古装仙侠剧《献鱼》播出；八月十八日，其参演的另一部古装奇幻爱情剧《子夜归》上线；八月二十八日，由她参演的喜剧动作电影《新逃学威龙：卧底高校》在网络平台上线播出；八月三十一日，她出演的东北乡村喜剧《二龙湖·“村”暖花开2》登陆荧屏；十二月十七日，刘萌萌参演的奇幻剧《哑舍》压轴播出，为其这一年的演艺活动画上了一个圆满的句号。
2017年情人节期间，有媒体拍到演员刘萌萌与同为演员的白宇共同度过这一节日，两人举止亲密，互动自然，这一画面迅速引发了公众与媒体的广泛关注，使得双方之间的恋情传闻疑似曝光。在此事件引发热议的同时，刘萌萌此前拍摄的一系列个人写真作品也再度受到网友们的关注与讨论。
在2015年，演员刘萌萌积极响应并参与了由《时尚芭莎》杂志发起的“公益星设计”慈善项目。她与该活动的发起人史焱女士，以及另外两位受邀担任公益形象大使的知名艺人佟丽娅、戚薇共同出席了启动仪式，携手为这项富有意义的公益事业拉开序幕。同年10月，刘萌萌进一步深入践行公益理念，她跟随《时尚芭莎》团队及芭莎公益慈善基金的工作人员，一同前往端村小学进行实地探访，并走进部分学生的家庭。在本次探访活动中，她亲切地为当地那些对绘画充满热情与天赋的孩子们送上了精心准备的美术图书、绘画工具等多种美育用品，以实际行动支持乡村儿童的艺术启蒙与教育发展。