Ее родители – Коллет и Микаэль Момсен. У девушки есть младшая сестренка по имени Слоан, она тоже стала актрисой. Момсен довольно рано начала строить свою карьеру. Первая роль в рекламе пришла к ней в три года. Малышка снялась в рекламном ролике Шэйк-энд-Бэйк. Такой хороший опыт подтолкнул родителей отправить дочку в профессиональное модельное агентство, именно там она и получила образование и знания актерского ремесла. В конце прошлого столетия в возрасте шести лет ей досталась первая роль в телесериале под названием "Завтра на первой полосе". Родители очень поощряли девочку за все ее достижения, поэтому она с радостью принимала участие во всевозможных кастингах, пробах и отборах актеров. Так, в начале нового тысячелетия она получила роль в большой картине «Гринч, похититель Рождества». Следующие несколько лет были отмечены лишь небольшими ролями в фильмах и телесериалах для юношей и подростков. Среди них были «Дети шпионов-2» и «Гензель и Гретель».