2010年，蒋梦婕出演李少红执导的古装情感剧《红楼梦》，在剧中饰演生性孤傲，多愁善感，才思敏捷的林黛玉，并凭借该剧获得国剧盛典最佳新人奖以及首尔国际电视节最佳女演员提名，而这也是蒋梦婕的首部影视剧作品。

2011年，蒋梦婕出演首部电影《百年情书》，饰演林觉民的妻子陈意映，并凭借该片获得获得百合奖优秀女演员奖；同年，与罗晋、甘婷婷、乔振宇合作主演民国悬疑剧《被遗弃的秘密》，蒋梦婕在剧中饰演周家三小姐六六。

2012年7月，在民国传奇剧《刺青海娘》中，饰演宁府大小姐宁沉香 ；5月，出演何树培执导的古装情感剧《王者清风》，饰演活泼任性的宋田田；8月，与霍思燕、蓝正龙合作出演青春爱情片《饮食男女2012》 ；8月9日，获得亚洲偶像盛典亚洲偶像新锐女艺人奖。

2013年7月，搭档李宗翰主演都市爱情剧《生死相依》，饰演失去生活方向的梁素素；10月，与阚清子、迟帅合作主演青春时装励志剧《一克拉梦想》，饰演充满梦想的服装设计师刘美丽。

2014年1月21日，蒋梦婕获得中国校园文艺榜中榜青少年最喜爱的女演员奖；4月，与林更新、何润东、江一燕合作出演武侠动作片《三少爷的剑》，并在片中饰演身陷风尘的烟花女子小丽。

2015年，出演尔冬升执导的青春励志片《我是路人甲》；7月23日，主演的年代悬疑动作剧《绝命追踪》播出，饰演帅气神秘的女忍者郁子；11月，在青春爱情片《我们的秘密》中，饰演厉邦集团董事长秘书许心儿；随后，主演轻喜剧《翻身姐妹2》，饰演网店店主钱喵喵。

2016年，蒋梦婕出演韩天执导的奇幻爱情网络剧《28岁未成年》，饰演饰演从28岁穿越到17岁的凉夏  ；随后，搭档张雨绮出演中美合拍科幻冒险片《蒸发太平洋》，在片中饰演女记者任杏；9月，主演周家文执导的都市爱情剧《风光大嫁》杀青，在剧中饰演企业家赵丹桥一直寻找的匿名救命恩人宁夏。

2017年，蒋梦婕与杨千嬅、余文乐合作出演青春爱情片《春娇救志明》；2月，与陈学冬、桂纶镁合作出演彭顺执导的剧情片《猜猜我是谁》；4月，她在黄俊文执导的古装玄幻剧《大泼猴》中，饰演杨戬的妹妹杨婵；随后，她又参加了湖南卫视嘉宾访谈游戏秀节目《快乐大本营》的录制，并与李维嘉合唱歌曲《情非得已》；5月，其与袁姗姗、郭晓东合作出演的都市励志剧《云巅之上2》播出，她在剧中则饰演了“宫娱乐”当家花旦季晴；6月25日，主演的时尚都市励志轻喜剧《哥不是传说》在北京开机；12月8日，主演的反电信诈骗题材电影《巨额来电》上映。

2019年2月，蒋梦婕参加北京卫视元宵晚会，并与任嘉伦合唱歌曲《花好月圆夜》。同年参演电视剧《大唐儿女行》。

2020年1月23日，参加湖南卫视亲情观察成长节目《我家那闺女2》的录制；2月23日，主演的都市爱情创业剧《我在北京等你》开播；5月21日，主演的都市甜宠剧《你成功引起我的注意了》播出；5月，出演萌宠电影《狗果定理》；6月25日，参与中央广播电视总台端午特别节目《端午道安康》，与胡海泉演唱歌曲《深呼吸》；7月27日，主演公益院线影片《战疫英雄》