2013年，孟子义考入北京电影学院表演系。入学之初，同学将她的生活照传到微博上参加“谁是北电校花”的投票活动，最终孟子义凭借清新形象当选北影校花，并开始受到关注。

2014年，孟子义参与拍摄个人首部电视剧《武神赵子龙》，在剧中饰演与女主角林允儿情同姐妹的贴身侍女石砚，这是她首次触电荧屏。2016年1月，孟子义首次挑战反派角色，与刘流、申军谊等合作主演年代传奇喜剧《傻儿传奇之抗战到底》，饰演诡计多端、冷酷果敢的日本特务、杀手魅影。4月15日，孟子义同《武神赵子龙》剧组参与录制爱奇艺自制明星通告类综艺节目《大牌对王牌》。8月22日，孟子义与殷桃、于震合作主演的反腐涉案剧《人民检察官》在央视一套播出，她在剧中饰演时髦又充满智慧的女检察官周雯雯。8月底，孟子义确认加盟都市情感剧《何所冬暖，何所夏凉》，饰演为爱痴狂的名门千金杨亚俐。10月，参加湖南卫视真人秀《一年级・毕业季》。同年，她与钟汉良、马天宇、孙怡共同出演改编自乐小米同名小说的现代情感剧《凉生，我们可不可以不忧伤》，饰演爱执着的宁未央。2017年1月9日，孟子义联合李一桐、杨旭文等主演的古装武侠剧《射雕英雄传》正式播出，她在剧中饰演了外柔内刚、温婉痴情的穆念慈。