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2000年，获得了张艺谋作品《幸福时光》女主角的面试机会，但最终未能出演。
2001年起，担任吉林卫视音乐节目《唱片街》的嘉宾主持。
2004年，参加北京广播学院举办的“新苗杯”中学生主持人大赛，并获吉林赛区亚军；同年，在北京大学担任《北大新闻》的主播。
2005年8月至10月，参加中央电视台综艺频道《挑战主持人》节目，并成为该节目第一位八期女擂主。
2006年，再次参加央视《挑战主持人》，获得综艺节目主持人全国选拔赛季军。
2007年，主持中央电视台春节歌舞晚会，同年，担任第七届中韩歌会主持人。
2008年，与撒贝宁、舒冬、耿姝以及来自瑞士的留学生朱索菲同台主持北京大学校庆110周年晚会。
2009年，主持第五届中国（三亚）国际电视广告艺术节颁奖晚会，主持第五届CCTV电视舞蹈大赛。
2010年9月29日，主持东北师范大学附属中学校庆60周年庆典。
2011年，开始与管彤、张蕾主持中央电视台综艺频道推出的挑战类综艺节目《欢乐英雄》；同年，与毕福剑、张蕾、管彤、尼格买提等8位联袂主持春晚倒计时八小时特别节目。
2012年1月22日，与朱军、李咏、董卿等共同主持中央电视台春节联欢晚会，这也是她首次登上春晚舞台；2月6日，出任中央电视台元宵晚会主持人；6月11日，与上海主持曹可凡搭档，主持上海电视节开幕式晚会；11月16日，与浙江卫视主持人华少联合主持“河南淮滨第二届淮河文化周文艺晚会”；12月31日，主持启航2013——中央电视台元旦晚会。
2013年2月9日，参与主持中央电视台蛇年春节联欢晚会；4月1日-5月17日，与尼格买提主持CCTV“第15届青年歌手大赛决赛”。
2014年1月30日，与张国立、朱军、董卿、毕福剑联袂主持中央电视台马年春节联欢晚会。
2015年，再次成为中央电视台春节联欢晚会主持人；10月16日，与马跃搭档主持才艺表演类节目《有朋远方来》；11月29日，与尼格买提主持互动类综艺节目《我要上春晚》；12月31日，与朱军、董卿等共同主持《启航2016》跨年特别节目。
2016年2月7日，担任中央电视台羊年春节联欢晚会主持；2月22日晚，担任中央电视台元宵晚会主持。
2018年2月15日，担任中央电视台狗年春节联欢晚会主会场主持人；3月2日，担任中央电视台元宵晚会主持人。
2019年1月1日，与董卿、康辉等主持《放歌新时代——2019新年特别节目》；1月29日，与任鲁豫搭档主持生态文化节目《绿水青山看中国第二季》；2月4日，担任中央电视台猪年春节联欢晚会北京主会场主持人；5月4日，与任鲁豫、尼格买提等共同主持“五月的鲜花”全国大中学生文艺会演；12月31日，与董卿、任鲁豫、朱迅等主持《启航2020——中央广播电视总台跨年盛典》。
2020年3月，在中央广播电视总台央视综艺频道推出的系列专题节目《战“疫”故事》中担任讲述人；5月4日，与任鲁豫、李梓萌等共同主持《奋斗的青春最美丽——2020年五四青年节特别节目》；11月7日，出任主持人兼制作人的非遗服饰文化传播节目《衣尚中国》在总台央视综艺频道开播；12月31日，与康辉、董卿等主持《启航2021——中央广播电视总台跨年盛典》。
2021年2月10日，与杨帆担任央视综艺频道春节特别节目《东西南北贺新春》河北张家口崇礼分会场的主持人；2月11日，参与主持中央广播电视总台春节联欢晚会；2月26日，参与主持中央广播电视总台元宵晚会；5月4日，参与主持《奋斗正青春——2021年五四青年节特别节目》；6月14日，参与主持《端午好时节》；8月，参与主持中央广播电视总台七夕晚会。
2022年1月31日，与任鲁豫、尼格买提、撒贝宁、马凡舒共同担任中央广播电视总台虎年春节联欢晚会的主持人。2月15日，担任《2022年中央广播电视总台元宵晚会》主持人。
2006年，获第五届央视《挑战主持人》综艺节目主持人全国选拔赛季军。
2021年，获2021中国品牌人物500强。
自2012年主持央视春晚开始，李思思逐渐走进观众视线。给人感受密切、瑰丽大方，不装腔作势，让大家面前一亮!她容止端丽，性格柔婉，清新脱俗、气质卓尔不凡。（新浪网评）
李思思在参加《挑战主持人》的节目时，她不俗的谈吐、稳健大方的台风，被誉为“美貌与智慧并重”的才女。（人民网评）
