2015年1月28日，出演的古装探案喜剧《医馆笑传》在安徽卫视、陕西卫视首播，饰演容貌精致且性格多面的顾倾城。2月，她与NINETYNINE乐团首次合作，推出个人首支单曲《因为是你》；9月16日，主演的抗战剧《历史永远铭记》在央视一套播出，饰演马海德的妻子苏菲；11月11日，出演的家庭伦理剧《家和万事兴》在湖南卫视播出，在剧中饰演为爱疯狂不惜一切代价的偏执女人宋香；同年，主演的动作科幻电影《时光大战》。

2016年1月8日，与李小璐、贾乃亮共同出演的民国爆笑悬疑剧《煮妇神探》播出，在剧中饰演了劫富济贫的女飞侠李亚飞；2月1日，出演的古装爱情剧《寂寞空庭春欲晚》播出，在剧中饰演内心善良且身负使命玉箸；10月24日，主演职场喜剧《实习侠》播出，她在片中饰演莽撞热情的中二美少女“端木木”；12月11日，出演都市爱情剧《放弃我，抓紧我》播出，在剧中饰演厉薇薇的设计助理珍妮。

2017年1月2日，刘萌萌同钟汉良、杨颖等联袂出演的古装武侠言情剧《孤芳不自赏》播出，剧中饰演风情万种妩媚动人的凉国娇燕楼老板娘燕十三娘；5月，作为固定嘉宾加盟腾讯视频喜剧对话类综艺节目《开心相对论》；10月19日，出演的古装奇幻爱情剧《那片星空那片海2》播出，在剧中饰演美人鱼“银瑚”；11月，主演的科幻悬疑剧《皮囊之下》开机。

2018年7月24日，出演的古装爱情剧《媚者无疆》，在其中饰演幽禅一角。2020年1月12日，出演的都市喜剧《爱情公寓5》播出，刘萌萌继续出演诺澜一角：9月10日，与成毅、赵樱子、韩栋等主演的古装女性传奇剧《长安诺》播出，在剧中饰演对皇帝萧承睿充满依赖并执着无悔的四妃之首贺兰绾音。

2021年6月17日，参演的古装神话爱情剧《千古玦尘》播出，中饰演雪迎一角。2022年4月30日，刘萌萌同窦骁、陈都灵、胡军等等合作出演的民国剧《良辰好景知几何》播出；11月10日，主演的古装剧《卿卿日常》播出，刘萌萌饰演一个善良貌美、性格开朗的三少主夫人董海棠；11月30日，出演的奇幻古装剧《星河长明》播出，她在剧中饰演雪岚微一角。

2023年2月26日，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、腾讯视频上线，她在片中饰演世间最后一只凤凰尾生，4月29日，刘萌萌继续同韦正导演合作，参演其导演的电视剧《破事精英2》，在剧中饰演万兽集团董事长的女儿陆双馨。

2024年4月2日，出演的古装仙侠剧《又见逍遥》播出；4月8日，特邀出演的古装仙侠剧《献鱼》杀青；5月6日，出演的镜面人生情感剧《生活在别处的我》播出；5月14日，出演的古装奇幻爱情剧《子夜归》杀青。

2017年，刘萌萌被拍到与演员白宇共度情人节，两人恋情疑似曝光。

参考资料来源

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2015年刘萌萌参与时尚芭莎发起的“公益星设计”，刘萌萌同发起人史焱女士和该活动的另外两位公益形象大使佟丽娅、戚薇一起开启该活动。

2015年10月，刘萌萌同时尚芭莎与芭莎公益慈善基金走进端村小学及学生家中，为当地热爱绘画的小朋友们送上美术图书、画具等美育用品。

刘萌萌因出演《爱情公寓》中的“诺澜”一炮而红，在《利箭行动》中首次挑战女特工角色，被网友誉为“史上最清纯女特工”（搜狐娱乐 评）。

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（新浪娱乐 评）。