Taylor Momsen est née a Saint-Louis dans le Missouri. Ses parents, Mickael et Colette, l'inscrivent dans une agence professionnelle, là, elle devient de plus en plus talentueuse et commence à se faire connaître. Elle a une soeur cadette, Sloane qui est aussi actrice.

Taylor Momsen a fait ses premiers pas devant une caméra à l’âge de 3 ans en tournant dans une publicité pour Shake 'N' Bake. En 1999, elle obtient un petit rôle dans la saison 2 de la série Demain à la une.
En 2000, elle fait ses débuts au cinéma en donnant la réplique à Jim Carrey dans le film Le Grinch. Elle y incarne la petite Cindy Lou, personnage qui fera sortir le Grinch de son antre. Elle enchaîne les petits rôles dans des films pour ados d’abord dans Hansel et Gretel puis dans Spy Kids 2 : Espions en Herbe en 2003. Elle rate l'audition pour Hannah Montana.
Mais c’est en 2007 qu’elle sort véritablement de l’ombre en obtenant l’un des rôles principaux dans la série Gossip Girl, celui de la petite Jenny Humphrey. Toujours en 2007, elle est également à l’affiche de Paranoid Park, un film racontant l’histoire d’un skateur qui tue accidentellement un agent de sécurité dans un skate park mal famé.
En 2008, elle joue dans Underdog aux côtés de Amy Adams.
En 2010, elle fait son grand retour dans la saison 4 de Gossip Girl qui avait commencé le tournage sans elle.
En 2009, elle forme son propre groupe de rock The Pretty Reckless. Elle a du changer deux fois les membres de son groupe (soit pour la première partie de The Veronicas), les premiers musiciens étaient des amis venus l'aider. A la fin de la tournée 2009, elle a pris contact avec Ben, avec qui elle composait déjà des chansons telles que Zombie, et ils ont monté le groupe. Ben, Jamie et Mark sont les actuels musiciens.