2009年，汤梦妮获得全国运动会花样游泳自由组合冠军、双人第三名。

2011年4月24日，在国家游泳中心（水立方）举行的中国花样游泳公开赛暨全国花样游泳冠军赛上，汤梦妮获得A组单人技术自选赛亚军。

2014年，汤梦妮与队友获得花样游泳世界杯集体冠军。

2015年1月5日，拟授予国际级运动健将称号。

2016年7月18日，2016年里约奥运会中国体育代表团成立动员大会在人民大会堂举行，汤梦妮入选中国女子花样游泳队名单。

2016年12月28日，被体育总局授予2016年度体育运动荣誉奖章。

2017年7月21日，2017年游泳世锦赛花样游泳集体自由自选决赛中，中国队（冯雨、呙俐、梁馨枰、汤梦妮、尹成昕、肖雁宁、于乐乐、常昊）以95.2333分收获一枚银牌。

2017年7月22日，在匈牙利布达佩斯进行的第17届国际泳联游泳世锦赛花样游泳自由组合决赛中，中国队以96.1000分的总成绩夺得冠军。

2019年7月，入选2019年世锦赛中国花样游泳队名单。