王思思4岁开始学习跳舞,后来进入了沈阳市艺术学校,4年跳舞,2年声乐,一学就是六年。2006年考入中央戏剧学院表演系。
2008年被张艺谋选中参加了北京奥运会开闭幕式表演,在开幕式表演《自然》中扮演画画孩子们的老师；在闭幕式表演《回忆》中扮演送运动员上飞机的志愿者。2009年,参与拍摄第一部电影,在张艺谋执导的贺岁电影《三枪拍案惊奇》中饰演女囚。2011年,与王志文,江珊共同参演家庭情感电视剧《人到四十》中饰演男主角的红颜知己华硕。同年,与宋丹丹,许亚军共同参演都市生活喜剧《李春天的春天》中饰演姚静。王思思叛逆写真曝光2012年,与小宋佳与陈思成共同参演的都市麻辣情感剧《小儿难养》中饰演赵晓柔一角,“范二”女青年的形象被观众所熟知。同年,与释小龙,邬靖靖共同参演电视剧《武林猛虎》中饰演李印月。同年,在《小菊的春天》,《小菊的秋天》两部电视剧中均饰演单纯,无知,疯狂方羽心。同年以两部电影《爱有多久之春暖花开》和《绝录求生》而进军影坛,在剧中分别饰演橙橙和龙梅。2013年,在现代军旅题材电视剧《天生要完美》中饰演宋春非,清爽阳光的形象给观众留下深刻印象。同年,在电视剧《喜事成双》中饰演阮甜。同年,在电视剧《我心灿烂》中饰演赵家慧。同年,与罗晋,王媛可共同参演《爱的相对论》中饰演吴希。同年,在电视剧《皮影人》中饰演梦青梅。同年,与王啸坤,杜海涛,潘粤明联袂主演电影《怒放》中饰演刘云。2014年,在电视剧《青春万万岁》中饰演鲁小冰。同年,在电视剧《一场奋不顾身的爱情》中饰演丁人人。10月31日,出演刘天池执导的话剧《鬼吹灯之精绝古城》,在剧中饰演“燕子”,这也是王思思毕业之后第一次回归到话剧舞台。2015年,与黄轩搭档,在徐昂导演的年代探案剧《猎人》中饰演女主角许留馨。同年,在严歌苓编剧,曹盾导演的抗战年代电视剧《毕业歌》中饰演洪望梅。2016年,参演东方魔幻史诗巨制《九州·海上牧云记》。主演浪漫轻喜剧《爱我@别走》。2019年6月27日,参演电视剧《长安十二时辰》在优酷视频播出。10月15日,参演都市轻喜剧《好好说话》,饰演丁宁。2020年5月19日,参演的电视剧《我才不要和你做朋友呢》在芒果TV播出。同年,参演电视剧《了不起的儿科医生》。2022年4月25日,特别出演的都市生活情感治愈剧《好好说话》播出。