2004年，在刘仕裕执导的民国轻喜剧《春蚕织梦》中饰演女孩董秀莲；自此开始演艺事业。
2005年，主演刘江执导的都市商战剧《局中局》，在剧中饰演慈爱淳朴的小芳。
2008年11月，参演了管虎执导的讲述了外乡人在上海奋斗历程故事的《外乡人》，孟霞在该剧中挑战自我，出演吸毒女的角色。
2009年6月，出演吴子牛执导的描写中国红军战斗题材的影视剧《红七军》，饰演了部队卫生员罗美秀；10月，参与于小伟、刘孜主演的励志情感剧《秋霜》的拍摄；随后，主演管虎执导，迟蓬、马少骅主演的战争剧《沂蒙》，在剧中她扮演的是红嫂“心甜”。
2010年6月，孟霞出演辛亥革命100周年的献礼影片《大汉口》，在片中饰演老三陆修远的太太唐瑛；8月，出演董勇、韩雪主演的家庭情感剧《家之门》，在剧中饰演赵一民的初恋女友韩雪；10月，主演了首部反映吴桥杂技艺人艰辛创业经历的电视剧《闯天下》，在剧中饰演杂技团老板娘高凤兰。
2011年5月，与白冰、张默共同主演清纯偶像古装宫廷剧《凰图腾》，在剧中饰演阴险毒辣的
皇后；7月29日，主演的喜剧电影《像小强一样活着》上映；8月，在叶诏仪执导的穿越古装神话剧《狐仙》中饰演追魔人家族的继承者严雨生。
2012年5月，出演刘新执导，林永健、陈数主演的都市轻喜剧《天真遇到现实》，在剧中饰演野蛮女友阿曼达；10月，与刘威、徐筠联袂主演了抗战励志剧《黄金背后》，在剧中饰演西北军阀的千金小姐门正清，表面上是报社主编之妻，实际上是中共地下工作者；12月，参演钟汉良、贾青联袂主演的金庸武侠剧《天龙八部》，在剧中饰演四大恶人之一、虚竹的母亲叶二娘。
2013年3月，与苗圃、赫子铭共同主演年代抗战剧《罗龙镇女人》，在剧中饰演泼辣耿直、大气豪迈的奇女子朝天椒。2014年，在林晓丽执导的剧情电影《生死船票》中饰演朝奉金桂荣的红颜知己林小姐。2015年5月9日，孟霞受邀出席第22届北京大学生电影节闭幕式暨颁奖典礼。
2017年7月，参演的电影《沂蒙红嫂俺的娘》杀青。8月9日，出演由杨议执导的品牌喜剧《杨光那些事----艺人》，在剧中饰演曲艺艺术表演者姚琳。
