2000年曾获导演张艺谋影片《幸福时光》女主角提名，参加张艺谋亲自面试。

2001年至2003年，担任吉林卫视音乐节目《唱片街》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，参加央视三套《挑战主持人》节目，并成为该节目第一位八期女擂主。

2006年，李思思再次参加央视《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，同年还主持《中韩歌会》。

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周年庆典晚会。

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4月20日，青海玉树赈灾晚会接线团一员，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，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。

2012年1月22日晚，李思思首次登上春晚舞台，与朱军、李咏、董卿、毕福剑、撒贝宁共同主持2012年中央电视台春节联欢晚会。

2013年2月9日，再次与朱军、李咏、董卿，毕福剑、撒贝宁合作，主持2013年中央电视台春节联欢晚会。

2014年1月30日，与张国立、朱军、董卿、毕福剑联袂主持2014年中央电视台春节联欢晚会。

2015年，再次成为中央电视台春节联欢晚会主持人，与朱军、董卿、康辉、撒贝宁、毕福剑、朱迅、尼格买提等一同主持2015年春晚。