2000年曾獲導演張藝謀影片《幸福時光》女主角提名，參加張藝謀親自面試。
2001年至2003年，擔任吉林衛視音樂節目《唱片街》嘉賓主持。
2004年，參加北京廣播學院舉辦的“新苗杯”中學生主持人大賽，並獲吉林賽區亞軍。 同年，在北京大學擔任《北大新聞》的主播。
2005年8月至10月，參加央視三套《挑戰主持人》節目，並成為該節目第壹位八期女擂主。
2006年，李思思再次參加央視《挑戰主持人》獲得綜藝節目主持人全國選拔賽季軍。
2007年，主持中央電視臺春節歌舞晚會，同年還主持《中韓歌會》。
2008年，與撒貝寧、舒冬、耿姝以及來自瑞士的留學生朱索菲同臺主持北京大學校慶110周年慶典晚會。
2009年，主持第五屆中國（三亞）國際電視廣告藝術節頒獎晚會，主持第五屆CCTV電視舞蹈大賽。
2010年4月20日，青海玉樹賑災晚會接線團壹員，9月29日，主持東北師範大學附屬中學校慶60周年慶典。
2011年，與畢福劍、張蕾、管彤、尼格買提等8位聯袂主持春晚倒計時八小時。
2012年1月22日晚，李思思首次登上春晚舞臺，與朱軍、李詠、董卿、畢福劍、撒貝寧***同主持2012年中央電視臺春節聯歡晚會。 2月6日，繼續與朱軍、李詠、董卿、畢福劍、撒貝寧主持元宵晚會。 6月11日，與上海主持曹可凡搭檔，主持上海電視節開幕式晚會。 11月16日，與浙江衛視主持人華少聯合主持主持“河南淮濱第二屆淮河文化周文藝晚會”。12月31日，主持啟航2013——中央電視臺元旦晚會。
2013年2月9日，再次與朱軍、李詠、董卿，畢福劍、撒貝寧合作，主持2013年中央電視臺春節聯歡晚會。 同年4月1日-5月17日，李思思與尼格買提主持CCTV“第15屆青年歌手大賽決賽”。
2014年1月30日，與張國立、朱軍、董卿、畢福劍聯袂主持2014年中央電視臺春節聯歡晚會。
2015年，再次成為中央電視臺春節聯歡晚會主持人，與朱軍、董卿、康輝、撒貝寧、畢福劍、朱迅、尼格買提等壹同主持2015年春晚； 11月，與尼格買提主持央視綜藝頻道互動類綜藝節目《我要上春晚》； 12月31日，與朱軍、董卿、撒貝寧、王小丫、李佳明、尼格買提、魯健、張斌、歐陽夏丹、月亮姐姐等***同主持《啟航2016》跨年特別節目。
2016年2月7日晚，擔任2016年中央電視臺春節聯歡晚會主持，與周濤、朱軍、董卿、撒貝寧、尼格買提合作。 2月22日晚，擔任2016年中央電視臺元宵晚會主持，與周濤、朱軍、董卿、撒貝寧、尼格買提合作。