伊藤萌萌香出生于日本琦玉县的一个普通家庭，家中有父母以及一位比她年幼几岁的弟弟。在成长过程中，深受日本知名偶像团体SMAP的影响，她逐渐对舞蹈艺术产生了浓厚的兴趣，并由此开始了系统的舞蹈学习。在正式成为Fairies组合成员之前，伊藤萌萌香便与下村实生一同跟随舞蹈教师牧野安娜学习，两人都是牧野老师门下的学生。经过持续的训练与积累，伊藤萌萌香于2010年正式加入Fairies，并在团队中担任主唱及主要领舞的重要角色，开启了她在演艺领域的活跃生涯。
在2011年8月6日，她不仅成为了时尚杂志《原宿girls vol.04》的封面人物，同时也被选定为同名Android应用程序的图标形象。紧接着，在同年8月21日，作为女子组合Fairies的一员，伊藤萌萌香于神奈川县川崎市完成了她的首次现场演出，为在场的粉丝们深情演唱了《More Kiss》。进入2012年，她的演艺事业进一步拓展：自4月起，她开始固定出演电视节目《原宿キラキラ学院》；到了6月6日，她正式成为早稻田ACADEMY Co., LTD的广告代言人，其形象也登上了该机构官方网站的首页封面。2014年7月23日，伊藤萌萌香推出了个人首支单曲《Poker Face》，标志着她在音乐领域的全新出发。2019年5月，由MBS和TBS电视台联合制作的电视剧《都立水商！～令和～》正式播出，她在剧中精彩演绎了角色赤泽圣菜。2021年春季，她的电视作品密集呈现：4月6日，她参演的电视剧《Girl Gun Lady》与观众见面；次日（4月7日），另一部由她出演的剧集《枪弹少女》也如期播映。同年，她还参与了电视剧《二分之一的夫妇》的拍摄工作。2022年，她继续活跃于电视荧屏，参演的作品《纯爱不和谐音》也顺利播出，展现了其持续而稳定的演艺活动轨迹。
在团队的整体运作中，伊藤萌萌香所付出的加倍努力，往往成为了支撑整个团队的关键力量，这种重担似乎只有她和她的伙伴才能共同承担。萌萌香本质上是一个性格十分倔强的孩子，这份固执也体现在她对目标的执着追求上。例如，她曾参与一档定期播出的电视节目《原宿キラキラ学院》，在该节目的前四集内容里，萌萌香与野元空、清村川音一起，主动报名接受了严格的空手道训练。在训练过程中，尽管她因为后踢动作完成得不够标准而面临挫折，但即便在那样困难的情况下，她也始终坚持着没有流下眼泪，这充分展现了她内心坚韧不拔的一面。