1977年，李梓萌出生在辽宁省沈阳市一个普通市民家庭。1984年，进入沈阳市和平区和一小学读书，在校期间被分在语言老师蒋秀英任教的班级。小学毕业后，她考入了沈阳市第一二六中学，后来又进入东北育才学校学习，期间多次参与文艺演出。1996年，李梓萌以全辽宁省专业成绩第一名考入北京广播学院（2004年更名为中国传媒大学)。
2000年，在临近毕业前的半年，李梓萌进入了中央电视台播音组实习，随后担任中央电视台新闻综合频道推出的《文化报道》和《国际时讯》两档新闻资讯类节目的主播。2001年，担任中央电视台新闻综合频道早间新闻资讯节目《新闻早8点》的主播。
2005年，主持中央电视台新闻频道推出的早间新闻资讯节目《媒体广场》（2006年整合为《朝闻天下》）。2006年6月5日，首次亮相中央电视台综合频道与新闻频道同步直播的新闻资讯类节目《新闻联播》。
2007年12月，正式出任《新闻联播》主持人。2009年8月起，主持中央电视台新闻频道《新闻直播间》和《新闻30分》两档新闻资讯节目；同年，在首届CCTV杯女职工风采大赛中获得冠军。
2010年12月31日，与李瑞英、康辉、朱军、董卿、任鲁豫共同主持《2010-2011中央电视台跨年盛典》。2011年10月22日，与张泽群搭档主持双星杯国际大学群英辩论会。2012年2月28日，主持央视纪录频道《活力中国》现实题材纪录片招标成果发布会。
2013年2月9日，参加中央电视台蛇年春节联欢晚会，与中央电视台47位主持人合唱开场曲《欢歌贺新春》；3月8日，主持三八妇女节特别节目《与你同行》；8月1日，主持第四届库布其国际沙漠论坛；8月2日，参加中央电视台科教频道推出的暑期特别节目《中国汉字听写大会》，现场担任出题官。
2014年8月2日，参加中央电视台中文国际频道推出的文化类节目《全球外国人汉语大会》，担任现场评委；11月，获得第五届中国大学生电视节最受大学生喜爱女主播称号；12月30日，参加首都女记协、北京妇联和人民网主办的“践行社会主义核心价值观——我的价值取向”首都女记者演讲比赛，获得特等奖。
2015年9月17日，主持“发现双创之星”江苏站活动互动交流四场对话活动和“创客说”主题分享会，展现了她在主播台下不同的一面；12月4日，主持中央电视台社会与法频道推出的《宪法的精神 法治的力量——CCTV2015年度法治人物颁奖礼》。2016年3月15日，获得中央电视台十佳优秀播音员、主持人奖 ；7月30日，其出任评委的“汉语桥·全球外国人汉语大会”在中央电视台中文国际频道开播。
2017年1月8日，在人民日报国际报告厅主持第三届海归中国梦年度盛典。10月3日，担任中央电视台综合频道特别节目《壮丽航程》的主持人 [17] ；8月5日，担任中俄艺术家大联欢晚会的现场主持人；9月3日起，作为前方记者连续五天参加金砖国家厦门会晤；11月1日，担任中国记者节特别节目《好记者讲好故事》的主持人。
2018年5月3日，担任第22届“中国青年五四奖章”颁奖仪式现场主持；6月11日，参加中央电视台综艺频道推出的益智游戏类综艺节目《开门大吉》；11月12日，担任将改革进行到底系列论坛主持人。2019年8月28日，李梓萌主持中央广播电视总台新闻新媒体中心推出的短视频栏目《主播说联播》；12月4日，主持《CCTV2019年度法治人物颁奖礼》 ，12月31日，与董卿、任鲁豫、李思思等共同主持《启航2020——中央广播电视总台跨年盛典》。
2020年2月8日，与任鲁豫、胡蝶、朱广权共同主持中央广播电视总台元宵节特别节目；2月9日，与康辉、朱广权、尼格买提、任鲁豫、李思思等央视主播共同演唱战疫歌曲《你安好，我无恙》；3月，在中央广播电视总台央视综艺频道推出的系列专题节目《战“疫”故事》中担任讲述人；3月8日，参加央视综艺频道推出的三八国际妇女节特别节目《致敬最美的她》；4月4日，作为疫情见证物推介人参加央视综艺频道清明节特别节目《战“疫”正清明》；5月4日，与任鲁豫、李思思、尼格买提、陈星、朱迅共同主持《奋斗的青春最美丽——2020年五四青年节特别节目》；9月9日，与全国100多位主持人共同参与的特别节目《新时代最可爱的人》在总台央视综合频道、综艺频道、央广音乐之声、文艺之声首播；11月25日，参与录制青年生活分享节目《你好生活第二季》 ；12月31日，与康辉、董卿、任鲁豫、朱迅等共同主持跨年晚会节目《启航2021》 。
2021年2月26日，与康辉、任鲁豫、尼格买提、李思思共同主持中央广播电视总台元宵晚会。
2016 中央电视台十佳优秀播音员、主持人奖 （获奖）
2014 我的价值取向”首都女记者演讲比赛特等奖 （获奖）
2009 首届CCTV杯女职工风采大赛冠军 （获奖）
2014 第五届中国大学生电视节最受大学生喜爱女主播 （获奖）
李梓萌闪光点在于她的大气和“国际脸” 。她时尚、大方、充满青春活力和亲和力的播报风格赢得了观众的认可，成功地突破了传统播音的严肃性和规则性，体现出新时代播音的崭新内涵。（新浪网评）
李梓萌的语言风格清脆干练，清晰明快，顿挫有力而不乏弹性 。在2019年度法治人物颁奖礼上，摘掉短假发的她颜值明显高了好多。短假发虽然显得很端庄，但是有些显老。画着精致的淡妆，再加上优雅大方的笑容，颜值让人惊艳，一双笑眯眯的眼睛更是迷人。（海南电视新闻网评）
李梓萌以脱俗的个人形象、清新的主持风格，受到观众的欢迎。播《国际时讯》时，她总是略微倾斜地坐在播音台前，风度优雅，表情自然，语言轻松，观众们感觉就像身边的一个朋友在娓娓讲述国际上发生的许多新闻和异国风情。（人民网评）
