2017年8月,马梦唯因参演青春励志偶像剧《进击吧闪电》而正式出道,剧中饰演冷子峰的妹妹冷子晨,是一名就读于医学院的学霸女神。[3]2018年3月1日,参演的梁胜权执导的古装武侠言情剧《烈火如歌》在优酷播出;随后,参演了刘亚当执导的励志片《中国合伙人2》,饰演赵晴。[4][5]次年1月出演了首部担任女主角的电视剧《愿我如星君如月》[6],剧中饰演尚书之女颜知夏,[7]并为该剧推出两首单曲《心不自禁》、《从今以后》[8][9],随后,作为新人的马梦唯荣获“第四届中国新文娱年度盛典2018年度最佳新星奖”,受到认可。[10]11月,参演了电视剧《酒店实习生》,剧中饰演少女打工者岳然。[11]随后,出演的《恋爱吧,食梦君》开播,[12]剧中饰演古灵精怪的方言。[13] 2020年,马梦唯先后参演了电视剧《蓬莱间》[14][15]和《朋友圈儿里的男朋友》,剧中分别饰演陆雨岚和陆羽[16][17]。同年7月参演了公益院线影片《战疫英雄》,剧中饰演小苗[18][19]。之后陆续出演《沉睡花园》《尚食》等影视作品。”[20][21] 2024年7月16日,马梦唯出演的古装爱情剧《山河枕》官宣杀青,其在剧中饰演王岚。[24]