মৌসুমী ১৯৯৩ সালে সোহানুর রহমান সোহান পরিচালিত কেয়ামত থেকে কেয়ামত ছায়াছবির মাধ্যমে চলচ্চিত্রাঙ্গনে পদার্পণ করেন। প্রথম চলচ্চিত্রে তার বিপরীতে ছিল অকাল প্রয়াত অভিনেতা সালমান শাহ। দুজনেরই এটি ছিল প্রথম চলচ্চিত্র। সিনেমাটি তখনকার সময়ে তেরো কোটি টাকা ইনকাম করে।যা ইতিহাসে রেকর্ড ব্যবসা করার নজির স্থাপন করেন। মৌসুমী বনে যান সুপাস্টার। ছিনিয়ে নেয় শীর্ষ নায়িকার আসন।আসনটি ধরে রেখেছিল সাত বছর। অর্থাৎ ১৯৯৯ পর্যন্ত মৌসুমী ছিলেন চলচ্চিত্রের শীর্ষ নায়িকা।

১৯৯৩ সনে প্রথম সিনেমা কেয়ামত থেকে কেয়ামত এর পর থেকে মৌসুমী অভিনয় করেন মৌসুমী ও ওমর সানির বিপরীতে দোলা ছায়াছবিতে। প্রথম বছরই তার অভিনয় দর্শকদের প্রশংসা লাভ করে। পরের বছর সালমান শাহের বিপরীতে গীতিকার ও পরিচালক গাজী মাজহারুল আনোয়ার পরিচালিত স্নেহ, শিবলি সাদিক পরিচালিত অন্তরে অন্তরে ও শফি বিক্রমপুরির দেনমোহর ছায়াছবিতে। ১৯৯৫ সালে তার অভিনীত উল্লেখযোগ্য চলচ্চিত্র শহীদুল ইসলাম খোকনের সাইকো-থ্রিলার বিশ্বপ্রেমিক। ১৯৯৬ সালে নিজের প্রযোজিত গরীবের রানী ও সুখের ঘরে দুখের আগুন চলচ্চিত্রে অভিনয় করেন। এছাড়া চিত্রনায়ক মান্না প্রযোজিত প্রথম চলচ্চিত্র লুটতরাজ-এ অভিনয় করেন। ১৯৯৯ সালে কাজী হায়াৎ পরিচালিত আম্মাজান ও মনতাজুর রহমান আকবর পরিচালিত মগের মুল্লুক ছায়াছবি দুটি ব্যবসাসফল হয়। তবে শুধু অভিনয় নয়, অসাধারণ দেহ-বল্লব এর অধিকারিণী মৌসুমী ছিলেন সবার "ড্রিম গার্ল"। দর্শক চাহিদা মেটাতে তিনি নিজেকে আবেদনময়ী করে উপস্থাপন করেন বেশ কয়েকটি ছায়াছবিতে। পরাধীন, রক্তের অধিকার, বউয়ের সম্মান, সুখের আশায় চলচ্চিত্রে শরীরী আবেদনে দর্শক মাতান। বিশেষ করে, রক্তের অধিকার চলচ্চিত্রে পিঠ উন্মুক্ত পশ্চিমা ফ্রক পরে বৃষ্টি ভেজা গানে নিজেকে আবেদনময়ী হিসাবে নতুন ভাবে চেনান। এর পরপরাধীন ছায়াছবিতে নায়ক রুবেলের সাথে "চুপ একদম চুপ" গানের মাধ্যমে সবার নজর কেরে নেন। সুখের আশায় ছায়াছবিতে একই নায়কের সাথে পশ্চিমা খোলামেলা পোশাকে হাজির করে আলোচনার ঝড় তুলেন। তবে সব ছাপিয়ে বউয়ের সম্মান চলচ্চিত্রে নিজের অপরুপ সৌন্দর্য তুলে ধরেন বেশ কয়েকটি অন্তরঙ্গ দৃশে। কিন্তু মিস ডায়না ওলাভ ইন থাইল্যান্ড ছায়াছবিতে অতিরিক্ত খোলামেলা পোশাকে উপস্থিত হয়ে কিছুটা সমালোচিত হন।

২০০১ সালে নার্গিস আক্তার পরিচালিত মেঘলা আকাশ চলচ্চিত্রে অভিনয় করে অর্জন করেন শ্রেষ্ঠ অভিনেত্রী হিসেবে তার প্রথম জাতীয় চলচ্চিত্র পুরস্কার। পরের বছর কাজী হায়াতের ইতিহাস ও এফ আই মানিক পরিচালিত লাল দরিয়া ছায়াছবিগুলো বাণিজ্যিক সফলতা লাভ করে। ২০০৩ সালে তার নিজের পরিচালিত প্রথম চলচ্চিত্র কখনো মেঘ কখনো বৃষ্টি ও দেলোয়ার জাহান ঝন্টু পরিচালিত মুক্তিযুদ্ধ নিয়ে নির্মিত বীর সৈনিক ছায়াছবিতে অভিনয় করেন। ২০০৪ সালে খায়রুন সুন্দরী চলচ্চিত্রের মাধ্যমে নতুন ভাবে আবারো ফিরে পান শীর্ষ নায়িকার আসন। পরবর্তী দুই বছর অর্থাৎ ০৫ ও ০৬ সনে মৌসুমীই ছিলেন শীর্ষ চলচিত্র অভিনেত্রী। ২০০৪ সালে তার অভিনীত মাতৃত্ব চলচ্চিত্রটি সমালোচকদের প্রশংসা অর্জন করে। পরের বছর ধর্মীয় গোঁড়ামি নিয়ে নির্মিত মোল্লা বাড়ীর বউ ও তার নিজের পরিচালিত মেহের নিগার ছায়াছবিতে অভিনয় করেন। ২০০৮ সালে একজন সঙ্গে ছিল ছায়াছবির জন্য শ্রেষ্ঠ অভিনেত্রী হিসেবে বাচসাস পুরস্কার অর্জন করেন। এছাড়া চিত্রনায়ক ইলিয়াস কাঞ্চন পরিচালিত বাবা আমার বাবা ছায়ছবিতে অভিনয় করেন। ২০১০ সালে আমজাদ হোসেন পরিচালিত গোলাপী এখন বিলাতে ছায়াছবির নাম ভূমিকায় অভিনয় করে অর্জন করেন শ্রেষ্ঠ অভিনেত্রী হিসেবে বাচসাস পুরস্কার ও দর্শক জরিপে শ্রেষ্ঠ চলচ্চিত্র অভিনয়শিল্পী (নারী) বিভাগে মেরিল-প্রথম আলো পুরস্কার।

২০১১ সালে মুক্তি পায় মুশফিকুর রহমান গুলজার পরিচালিত কুসুম কুসুম প্রেম, মুহাম্মদ মোস্তফা কামাল রাজের প্রজাপতি, ও চাষী নজরুল ইসলাম পরিচালিত দুই পুরুষ। প্রজাপতি ছায়াছবিতে অভিনয়ের জন্য দর্শক জরিপে শ্রেষ্ঠ চলচ্চিত্র অভিনয়শিল্পী (নারী) বিভাগে মেরিল-প্রথম আলো পুরস্কার লাভ করেন। ২০১৩ সালে নন্দিত কথাসাহিত্যিক শরৎচন্দ্র চট্টোপাধ্যায় রচিত উপন্যাস দেবদাস অবলম্বনে চাষী নজরুল ইসলাম পরিচালিত দেবদাস চলচ্চিত্রে "চন্দ্রমুখী" চরিত্রে অভিনয় করেন। এ চলচ্চিত্রের জন্য তিনি শ্রেষ্ঠ অভিনেত্রী হিসেবে জাতীয় চলচ্চিত্র পুরস্কারে ভূষিত হন। এছাড়া মেরিল-প্রথম আলো পুরস্কার-এর সমালোচক শাখায় শ্রেষ্ঠ চলচ্চিত্র অভিনয়শিল্পী (নারী) হিসেবে মনোনীত হন। একই বছর মোস্তাফিজুর রহমান মানিক পরিচালিত কিছু আশা কিছু ভালোবাসা চলচ্চিত্রে অভিনয় করেন। ২০১৪ সালে মুহাম্মদ মোস্তফা কামাল রাজ পরিচালিত তারকাঁটা ছায়াছবিতে আরিফিন শুভর বোনের চরিত্রে অভিনয় করেন। এছাড়া চিত্রনায়ক ফেরদৌস আহমেদ প্রযোজিত এক কাপ চা ছায়াছবিতে একজন লাইব্রেরিয়ান চরিত্রে অভিনয় করেন। তারকাঁটা চলচ্চিত্রে অভিনয়ের জন্য লাভ করেন তৃতীয় বারের মত জাতীয় চলচ্চিত্র পুরস্কার। এছাড়াও এক কাপ চা চলচ্চিত্রের জন্য পান সমালোচকদের বিচারে শ্রেষ্ঠ চলচ্চিত্র অভিনয়শিল্পী (নারী) হিসেবে মেরিল-প্রথম আলো পুরস্কার। ২০১৫ সালে ঈদে মুক্তি পায় ইন্দো-বাংলা প্রযোজনায় আশোক পাতি ও আব্দুল আজিজ পরিচালিত আশিকী। ২০১৬ সালের ভালোবাসা দিবসে মুক্তি পায় মুশফিকুর রহমান গুলজার পরিচালিত ‌মন জানেনা মনের ঠিকানা। এই চলচ্চিত্রে তিনি একজন আইনজীবীর চরিত্রে অভিনয় করেন।

চলচ্চিত্রে অভিনয়ের পাশাপাশি তিনি টেলিভিশন নাটকে ও টেলিফিল্মে অভিনয় করেছেন। ২০১৬ সালে চিত্রগ্রাহক জেড এইচ মিন্টুর নির্দেশনায় মেঘের আড়ালে টেলিফিল্মে অভিনয় করেন। এতে প্রথম বারের মত একসাথে টেলিফিল্মে অভিনয় করেছেন মৌসুমী ও রিয়াজ একই বছর ঈদুল ফিতর উপলক্ষে আফতাব বিন তমিজের নির্দেশনায় অতীত হারায়ে খুঁজি টেলিফিল্মে কাজ করেন। এতে তার বিপরীতে অভিনয় করেন ওমর সানি।