2000年，14岁的李思思获得了张艺谋作品《幸福时光》女主角的面试机会，但最终未能出演 [9]。2001年起，担任吉林卫视音乐节目《唱片街》的嘉宾主持。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 [10]；同年，在北京大学担任《北大新闻》的主播。 2005年8月至10月，参加中央电视台综艺频道《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 [1]。2007年，主持中央电视台春节歌舞晚会，同年，担任第七届中韩歌会主持人。 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周年晚会 [11]。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，开始与管彤、张蕾主持中央电视台综艺频道推出的挑战类综艺节目《欢乐英雄》 ；同年，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特别节目 。 2012年1月22日晚，与朱军、李咏、董卿、毕福剑、撒贝宁共同主持中央电视台春节联欢晚会，这也是她首次登上春晚舞台；2月6日，出任中央电视台元宵晚会主持人 ；6月11日，与上海主持曹可凡搭档，主持上海电视节开幕式晚会 ；11月7日，参加主持《领航中国》喜迎十八大胜利召开大型专题文艺晚会。11月16日，与浙江卫视主持人华少联合主持“河南淮滨第二届淮河文化周文艺晚会”；12月31日，主持启航2013——中央电视台元旦晚会。 2013年2月9日，再次与朱军、李咏、董卿、毕福剑、撒贝宁共同主持中央电视台蛇年春节联欢晚会 ；同年4月1日-5月17日，李思思与尼格买提主持CCTV“第15届青年歌手大赛决赛”。2014年1月30日，与张国立、朱军、董卿、毕福剑联袂主持中央电视台马年春节联欢晚会 。 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；10月16日，与马跃搭档主持中央电视台综艺频道推出的才艺表演类节目《有朋远方来》；11月29日，与尼格买提主持央视综艺频道互动类综艺节目《我要上春晚》 ； 12月31日，与朱军、董卿、撒贝宁、王小丫、李佳明、尼格买提、鲁健、张斌、欧阳夏丹、月亮姐姐等共同主持《启航2016》跨年特别节目。 2016年2月7日晚，担任中央电视台猴年春节联欢晚会主持，与周涛、朱军、董卿、撒贝宁、尼格买提合作 ；2月22日晚，担任中央电视台元宵晚会主持，与周涛、朱军、董卿、撒贝宁、尼格买提合作 。