汤梦佳童星时期1999年,参演由黄蜀芹执导的民国剧《上海沧桑》；10月,参演由胡兵,瞿颖等主演的爱情偶像剧《真情告白》。2000年,参演爱情剧《红尘往事》；同年,出演灾难片《紧急迫降》。2001年4月,与宫泽理惠,王祖贤等合作出演文艺爱情片《游园惊梦》。2004年5月,出演由冯大年执导的家庭伦理剧《女儿屋的故事》。2005年2月,在家庭情景剧《成长别烦恼》中饰演张西西的同学钱妮。2006年8月,出演古装爱情神话剧《雪域迷城》。2013年11月,与徐恩凡,李晓峰合作主演WCG微电影《爱与战2REVOLUTION》。2014年,主演犯罪悬疑微电影《陌路》,在片中饰演青春活泼的女孩萧晴；8月,与林峰,王珞丹合作出演古装传奇剧《卫子夫》。电影《老师·好》2015年12月10日,与巍巍,宋睿等合作主演的网络喜剧《愤怒的唐僧第二季》播出。2016年12月,与汪东城,金晨等合作出演古装喜剧《萌妃驾到》,在剧中饰演古灵精怪,伶牙俐齿的烟儿。2017年8月30日,与白鹿,张逸杰合作出演的爱情轻喜剧《大王不容易》播出,在剧中饰演从小在父王宠溺下长大,高高在上,蛮横无理的无双宗姬；11月8日,与李兰迪,张新成等合作出演青春校园剧《你好,旧时光》播出,在剧中饰演美丽骄傲,各方面都十分出众的凌翔茜。2018年,参演大型古装剧《如懿传》,与胡先煦等人合作,剧中饰演性格鲜明,惹人怜爱的永珹福晋伊尔根觉罗氏。同年,与张铭恩,文咏珊等合作主演都市情感剧《只为遇见你》,在剧中饰演傲娇不服输的珠宝设计师高潓。2019年2月13日,与符龙飞领衔主演的都市爱情剧《彗星来的那一夜》；3月22日,与于谦,王广源等合作主演的青春校园电影《老师·好》上映。电视剧《你好,旧时光》2020年8月13日,主演古装轻喜剧《女世子》。同年,主演的古装奇幻剧《镜·双城》,在剧中饰演单纯天真的小郡主白麟。2021年11月23日,与杨紫,井柏然等合作出演都市剧《女心理师》播出,她在剧中饰演一位被心理疾病困扰的“私生饭”小文；12月6日,参演的动作犯罪悬疑剧《也平凡》播出,在剧中饰演刑警法医赵清妍。2022年7月5日,出演的古装传奇剧《星汉灿烂》播出；7月8日,主演的古装悬疑电影《绵里藏刀》上映；7月27日,出演的古装传奇剧《月升沧海》播出；11月7日,与赵东泽,吴曼思合作主演青春校园都市剧《世界上另一个你》播出；11月10日,参演的古装爱情剧《卿卿日常》播出。同年,古装玄幻剧《仙剑》阵容官宣,剧中出演“阿桃”一角。2023年2月9日,出演的历史悬疑剧《显微镜下的大明之丝绢案》播出；4月19日,参演的涉案剧《南来北往》杀青；5月19日,与周也,林一等合作主演的网剧《别对我动心》杀青,在剧中饰演职场社恐陈欣怡；7月5日,友情出演的古装轻喜剧《四方馆》开机。
汤梦佳出席第十八届中国电影华表奖2017年11月7日,汤梦佳参加了在北京举办的#给TA一个家#流浪动物冬季关爱行动“爱心之夜”,通过互动游戏现场为流浪动物募集住所,粮食等物资；此外,汤梦佳还被授予了公益行动先锋奖杯。2023年5月23日,第十八届,第十九届中国电影华表奖颁奖典礼在北京举行。汤梦佳亮相红毯并出席颁奖礼,由她主演的电影《老师·好》于当晚喜获“中国电影华表奖优秀青年电影创作奖”。