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2010年，刘萌萌参与湖南卫视推出的导演选拔活动《我要拍电影》，作为参赛导演的演员阵容之一，在活动中共出演10部影视作品。
2011年，刘萌萌拍摄古装历史剧《隋唐演义》，在剧中饰演“琼花公主”；同年，主演青春系列微电影《@爱》中的《一支烟的穿越》。
2012年，刘萌萌出演侠盗喜剧电影《双城计中计》；7月20日，出演青春动作电影《热血街头》；同年还主演了运动题材的励志电影《九局下半》；7月30日，出演由陈赫、娄艺潇、孙艺洲等主演的都市爱情喜剧《爱情公寓3》，因饰演甜美女主播“诺澜”一角而被观众熟知。
2013年，刘萌萌与于震搭档主演的谍战剧《利箭行动》在元旦上星播出，在剧中饰演女特工林筱雨，一改柔弱形象，成为身怀绝技、冰雪聪明的美丽地下工作者；1月14日，出演的古装剧《隋唐演义》播出；8月20日，在传奇剧《决战燕子门》中饰演塑造了“马晓婉”这一俏皮可爱的形象；11月，出演的家庭情感剧《家和万事兴》正式开机拍摄，在剧中饰演演了一位为爱疯狂不惜一切代价的偏执女人。
2014年，刘萌萌主演都市爱情电影《201413》，在片中饰演方小乔，颠覆形象，化身都市抹布女的她在优越的物质条件与“廉价”的爱情之间犹豫不决；继续主演《利箭行动》第二部《利箭纵横》，作为开年剧在元旦上星播出；1月17日，继续出演《爱情公寓4》，剧中温柔体贴的她卷入“曾小贤”与“胡一菲”的感情，并且渐渐得到“曾小贤”的青睐；6月13日，中途加入江苏卫视推出的明星真人秀《花样年华2》，在节目中体验苗寨乡村生活；7月21日，出演都市爱情剧《爱情回来了》，饰演林晓娅，时尚靓丽的她痴情于宠物医生方思齐；8月2日，加盟由辽宁卫视制作、开心麻花团队主演的系列爆笑喜剧《香瓜七兄弟2》，饰演美艳高管“洛小夕”，首次以短发造型亮相荧屏；10月20日，作为主理人，举行其设计的某珠宝品牌的发布会；11月27日，主演的根据手游改编的微电影《不败青春》上线，片中演绎励志IT女。
2015年，主演乐视自制的爱情喜剧《屌丝日记》；1月28日，出演古装探案喜剧《医馆笑传》，饰演“谜一样”的女子顾倾城，容貌精致、性格多面；1月30日，主演改编自CS游戏的动作科幻电影《时光大战》；2月9日，携99乐团推出情人节定制单曲《因为是你》；5月12日，在年代悬疑情感剧《深宅雪》中变身身世坎坷的悲情女孩“芳儿”；5月29日，出演的民国爆笑悬疑剧《煮妇神探》开机；9月16日，主演的改编自真实故事的抗战剧《历史永远铭记》在央视一套播出，饰演马海德的妻子苏菲，展现延安时期的红色浪漫恋曲；11月11日，出演湖南卫视播出的家庭伦理剧《家和万事兴》，在剧中饰演饰演宋香，为爱疯狂不惜一切代价的偏执女人。
2016年，与李小璐、贾乃亮共同出演的民国爆笑悬疑剧《煮妇神探》在浙江卫视播出，饰演江湖侠女李亚飞，是李小璐饰演的苟吉祥的同门师妹。2月1日，古装电视剧《寂寞空庭春欲晚》播出，饰演的玉箸有着极其丰富的人物个性。10月24日，主演网络剧《实习侠》，在这部职场喜剧中饰演“端木木”。12月11日，参演都市爱情剧《放弃我，抓紧我》，饰演厉薇薇的设计助理珍妮。
2017年，出演古装剧《孤芳不自赏》，饰演凉国娇燕楼的老板娘燕十三娘。5月26日，参与录制的热门网络综艺《开心相对论》播出，同综艺天王吴宗宪、犀利毒舌张绍刚、飞天小舞女刘萌萌、才艺小王子Fizz余斌、万年背景王陈汉典、霸气御姐李彩桦同台献艺。11月，参演电视剧《皮囊之下》，刘萌萌“换脸”引发悬案。
2018年，出演的电视剧《三月桃花》在横店杀青。7月24日，参演的电视剧《媚者无疆》播出。
2019年，获第14届瑞丽模特大赛总决赛瑞丽2018年度新锐时尚女艺人奖。8月28日，发行单曲《只为等到你》。
2020年，参演的电视剧《爱情公寓5》在爱奇艺播出，在剧中饰演诺澜。6月，参演电视剧《良辰好景知几何》。8月17日，参演的电视剧《青青子衿》定档在湖南卫视播出，在剧中饰演璇音郡主。同年，参演电视剧《千古玦尘》，在剧中饰演雪迎。9月10日，主演的电视剧《长安诺》定档在腾讯视频播出，在剧中饰演贺兰绾音。
长安诺2020-9-10饰演贺兰绾音导演尹涛主演赵樱子、成毅、韩栋
爱情公寓52020-1-12饰演诺澜导演韦正主演娄艺潇、李金铭、孙艺洲、张一铎、成果、万籽麟、陈赫
千古玦尘2020（拍摄时间）饰演雪迎导演尹涛、李才主演周冬雨、许凯
良辰好景知几何2020饰演-导演钟澍佳主演窦骁、陈都灵
大唐魔盗团2018-2-20饰演聂小纤导演李明明主演陈希郡
皮囊之下2018饰演予曦导演田然、伊果主演孙之鸿
那片星空那片海22017-10-02饰演银瑚导演卫翰韬主演冯绍峰、郭碧婷、黄宗泽、叶青
擒狼2017-2-8饰演胭脂马导演马骁、张文东主演蒲巴甲
大地惊雷2017-1-25饰演赵凤凰导演于震主演于震
孤芳不自赏2017-1-2饰演燕十三娘导演鞠觉亮主演钟汉良、杨颖、孙艺洲
放弃我，抓紧我2016-12-11饰演珍妮导演邓衍成主演陈乔恩、王凯、乔任梁
实习侠2016-10-24饰演端木木导演老狗主演黎源、于歌、吴佳玮
寂寞空庭春欲晚2016-2-1饰演玉箸导演吴锦源主演刘恺威、郑爽
煮妇神探2016-1-8饰演李亚飞导演吴锦源主演李小璐、贾乃亮
家和万事兴2015-11-11饰演宋香导演王伟廷主演李依晓、海陆
历史永远铭记2015-9-16饰演苏菲导演万盛华主演罗伟、朱宏嘉、李克俭
深宅雪2015-5-12饰演芳儿导演梁胜权主演习雪、姚奕辰、张明明
医馆笑传2015-1-28饰演顾倾城导演丁仰国主演陈赫、张子萱、王传君
香瓜七兄弟22014-8-2饰演洛小熙导演尹琪主演王宁、马丽、张子栋
爱情回来了2014-7-21饰演林晓娅导演蒋家骏主演戚薇、陈赫、王传君
聊斋之画壁2020-12-17（杀青时间）饰演尾生导演李雨夕主演韩栋、王李丹妮、翟艺舒、洋懿
2014132014-01-01饰演方小乔导演赵艺然、卫捷主演李维嘉、杜海涛、姜潮
厨神2011饰演周如茵导演杨宗德主演关慧卿、王雨、陆纪依
2015年7月26日，参加由时尚芭莎发起的第二届“公益星设计”公益项目启动仪式，刘萌萌作为公益形象大使之一设计了以“爱巢”为主题的公益首饰，该活动致力于儿童公益慈善事业，改善山区儿童艺术教育；10月，刘萌萌携时尚芭莎与芭莎公益慈善基金、荷风艺术基金工作人员组成的爱心小组奔赴河北省安新县，走进端村小学及学生家中捐助艺术梦想包并深入孩子家中探访，给热爱绘画的小朋友们带来美术图书、画具等美育用品。
凭借《爱情公寓3》“诺澜”一角走红的刘萌萌气质独特、长相甜美，而她对这样一个时刻散发着邻家女孩气息、外型清新亮丽的角色的演绎也得到观众认可。在《爱情公寓4》中，萌萌对角色精湛的刻画，令观众看到了更富故事性与真实感的“诺澜”，有人称赞其表演信手拈来、娴熟自然，剧中刘萌萌塑造的“诺澜”温柔贤惠、为人亲和善良，尤其是她对“曾小贤”那种无私的爱为其赢得“完美女人”的称号。生活中的刘萌萌却是个小清新女生，甜美可人的她受到不少人的追捧，因此被称为宅男女神（中国时刻网、搜狐娱乐评）。
在抗战剧《历史永远铭记》中，刘萌萌饰演的人物苏菲真实质朴，引发当代女性情感上的共鸣。作为当时较为轰动的中西合成式延安恋曲，刘萌萌的内心感受和温润的倾诉矛盾，使人移情入剧（新浪娱乐评）
