2008年，沈梦辰参加湖南娱乐频道“年度星姐选举”总决赛，并荣获最佳上镜奖。2010年，担任湖南娱乐频道综艺时尚类节目《好女人》的主持人，从而正式开启了她的主持生涯。2011年，担任湖南娱乐频道大众娱乐节目《百姓春晚》的主持人。2012年，担任湖南卫视趣味体育竞技节目《全力以赴》的主持人。2013年，出演个人首部电视剧《把爱带回家》。2014年，在都市言情剧《妻子的谎言》中饰演江一姗。2015年，担任湖南卫视歌唱真人秀节目《我是歌手》巅峰会的主持人。2016年，参加湖南卫视国防教育特别节目《真正男子汉》的录制。
2017年，担任湖南卫视原创交友谈话类节目《为你而来》的主持人；2月，参加CCTV-14原创动画益智挑战类少儿节目《零零大冒险》的录制；随后，与马可、戚薇合作出演古装武侠剧《新龙门客栈》，在剧中饰演善良仗义的邱莫言；同年， 沈梦辰担任湖南卫视歌唱真人秀节目《歌手》狮子合唱团的音乐合伙人。