在19岁去上考前培训班之前，李婷婷几乎从来没想过要做演员这件事。2015年，李婷婷通过了艺考，被上海戏剧学院录取，专业为表演系 ；还以正式生的身份录制了由湖南卫视联合上海戏剧学院推出的原创校园纪实真人秀节目《一年级·大学季》 。
2017年，在由林小革执导的青春奇幻电影《奇妙物语之重生电梯》中饰演夏一安，钦佩李童的勇气，与其成为好朋友 ；之后，签约嘉行传媒 。2018年2月4日，参演的由杨幂和黄子韬主演的都市职场情感剧《谈判官》登陆湖南卫视，在剧中李婷婷饰演童薇的妹妹童恬恬 。
2019年1月14日，由刘畅执导的青春校园言情剧《独家记忆》在爱奇艺播出，李婷婷凭乐观可爱的文科女生薛桐一角崭露头角 。7月，主演青春校园轻喜剧《放学别走》 。8月29日，聚焦民航学员的航空励志剧《九千米爱情》在腾讯视频独播，李婷婷在剧中饰演傲娇小姐程橙 。10月2日，出演的都市情感剧《不负时光》播出，李婷婷在剧中饰演李校的朋友艾米 。之后，还主演了青春言情剧《嘉人本色》 。
在《独家记忆》中，薛桐陷入爱情的眼神甜、一被慕承和怼就怂的可爱甜、被表白时的羞涩笑容甜、文科女遇到理工男时“听不懂”的迷糊甜，这些满满恋爱感立体呈现的小细节被李婷婷诠释得淋漓尽致（《大众日报》评） 。李婷婷饰演的薛桐因她真实可爱的表现和一双情窦初开的恋爱眼迅速圈粉（《沈阳日报》评） 。
李婷婷在表演上极具天赋，不仅对角色拿捏到位，更赋予了角色生命力（中华网娱乐评） 。在合作《独家记忆》期间，李婷婷是个很好的演员，认真对待每一场戏（张超评） 。