2005年，新丝路模特长沙赛区第一湖南省十佳 。2007年，代表湖南大学参加中央台《高校版挑战主持人》 。2008年，湖南娱乐频道星姐选举第一亚军、最上镜奖、健康体态奖 。2009年，客串参演湖南卫视《丑女无敌》第二季（36-37集）；同年参加广东省大学生戏剧节，表演作品《萨勒姆女巫》 。2010年，担任湖南娱乐频道《好女人》主持人 ；在《潇湘风尚大典》与汪涵共同担任主持人；同年担任《快乐男声》全国300强突围赛主持人。2011年，湖南娱乐频道《百姓春晚》主持人 。2012年，湖南卫视《全力以赴》主持人 。2013年湖南卫视《我是歌手》歌手林志炫的经纪人 ；同年拍摄湖南旅游形象全国宣传片；4月12日，《我是歌手》第一季决赛在湖南卫视播出，帮帮唱环节林志炫萧敬腾激情演绎《Easy lover》，沈梦辰登台伴舞；6月7日参加年代秀，加入00年代并胜出；6月16日，沈梦辰与yoyo，李锐，张大大，田源等参加中央一套正大综艺《墙来了》，代表红队并胜出。同年还代班主持湖南卫视访谈节目《我的中国梦》之《黄磊的中国梦》。7月30日，参加黑龙江卫视《幸运电梯》录制，并担任主持人 。11月10日，客串参演由腾讯视频打造全球首部互动功用喜剧《高兴ELIFE》，客串扮演女店员。8月，出任央视三套《开门大吉》嘉宾主持人 。10月21日，参加深圳卫视《年代秀》录制。10月29日湖南台自制剧《把爱带回家》于武汉开机，沈梦辰参与主演 。2014年，参演电影《这个大叔不太囧》是由河南华韵影视传媒有限公司出品，影片由中国香港导演胡储玺、编剧王珂，杜海涛、沈梦辰、范军担纲主演。7月，参演中国国内首部综艺古装剧《花样江湖》 ，并担任女主角 。同年，参演电视剧《妻子的谎言》 。2015年4月3日，担任《我是歌手》2015巅峰会主持人。参演偶像剧《我的奇妙男友》于4月21日在厦门开机，沈梦辰饰演完美小姐张萱萱 ，演唱第一首主打歌曲《超想见你》 。在情景喜剧《新婚公寓》中客串出演 ，同年参演电影《识色幸也》担任邝佳佳一角。《我是歌手》第四季担任歌手张信哲的芒果经纪人。2016年，1月主演爆笑古代冷知识科普节目《史料不及》。参演偶像剧《我的奇妙男友》于定档于2016年4月25日在腾讯视频播出。沈梦辰在剧中饰演张萱萱。