李小萌1985年9月12日出生於中國天津市和平區， 畢業於中央戲劇學院表演系本科2009級。 2001年， 憑藉《誰說我不在乎》獲得第21屆金雞獎最佳女配角提名。 2003年， 獲得第4屆金鷹新秀大賽新秀與最受媒體關注獎。
2006年， 憑藉喜劇《我不是女生》獲得第5屆廣州大學生電影節最受歡迎新人獎。 2009年， 第一次出演話劇《來世許你個今生》。 2012年， 憑藉話劇《第一次的親密接觸》獲得了首屆北京優秀小劇場劇碼展演優秀表演獎以及第三屆壹戲劇大賞新銳女演員獎提名， 同年， 出演電影版《金太狼的幸福生活》。
2013年10月19日， 與王雷在北京舉行婚禮。
2013年10月19日， “金太狼”王雷與相戀7年的女友李小萌在北京舉行婚禮。 婚禮佈置以浪漫的白色為主色調， 伴郎由杜淳、翟天臨擔任。 宋丹丹、陳小藝、姜武等圈中好友也出場為王雷送上了婚禮的祝福。
這對夫妻在娛樂圈算得上低調有愛零緋聞的模範夫妻， 老公王雷為了李小萌拒絕拍吻戲！十一年的死心塌地， 可謂是娛樂圈一股清流了。
兩人在影視界都覺得過令人嘆服的榮譽， 曾在兩人結婚三周年紀念上， 十一屆中國金鷹藝術節頒獎晚會上獲得觀眾喜愛的男女演員獎， 不管是兩人之間充滿愛的互動， 還是為對方的榮譽而留下的激動的淚水。