Дочь Коллетт и Мишеля Момсена. Она живет в Потомке, Мэриленде. У Тейлор есть младшая сестра Слоун Момсен, актриса.
Профессиональная актерская карьера Тейлор началась в три года с участия в национальной рекламе для «Shake 'N' Bake», бренда пищевой компании «Kraft Foods». После она получила роль Хани Би Свон в фильме «Пророк смерти». В 2000 г. Тейлор досталась роль Синди в оскороносном фэнтези Рона Ховарда «Гринч – похититель Рождества», а сам фильм получил ошеломительный успех публики, собрав в североамериканском прокате 260 млн. долларов. Через два года юная актриса снялась в еще двух фильмах: фэтнези Гэри Дж. Танниклиффа «Гензель и Гретель», где сыграла Гретель, и семейном экшне «Дети шпионов 2: Остров несбывшихся надежд», где сыграла Александру, президентскую дочку.
Карьера Тейлор заморозилась более чем на три года, пока, наконец, она не получила лидирующую роль в ситкоме «Misconceptions», который, однако, так и не вышел в эфир. В 2002 г. Момсен записала песню «Rudolph the Red-Nosed Reindeer» и «One Small Voice» вместе с поп-певицей Мирой и американской актрисой Камилль Уинбуш для альбома рождественских песен «School's Out! Christmas».
Момсен сыграла Саманту Уоллис в семейной драме Сэнди Танга «Спасая Шерлока» в 2006 г., фильме памяти Рода Стайгера. В 2007 г. Тейлор в роли Молли приняла участие в съемках фантастического фильма Уолта Диснея о псе по кличке Блеск, режиссерской работе Фредерика Ду Чау «Суперпес» («Underdog»). В 2007 Момсен прошла кастинг на роль Дженни Хамфри в сериале «Сплетница». В 2008 вышел детский фильм с участием Тейлор «Фома Неверующий».
После 2008 Тейлор много времени посвящает своей музыкальной карьере. У неё есть своя группа «The Pretty Reckless» где она является солисткой, гитаристкой и композитором. С мая по июнь 2009 года она со своей группой провела в гастрольном туре. В 2008 году Тейлор подписала контракт с IMG Models. 15 июля 2010 года было объявлено, что Тейлор Момсен стала лицом новой коллекции одежды Material Girl от Мадонны и её дочери Лурдес.
В 2010 году песня «Make Me Wanna Die» стала саундтреком к фильму «Пипец». Летом Тейлор выпустила свой первый клип на песню «Miss nothing» и практически всё лето находилась в туре (также участвовала в Vans Warped Tour 2010).
16 августа 2011 года Момсен сообщила, что оканчивает карьеру актрисы, чтобы полностью сконцентрироваться на музыке, и на многих концертах рок-звезды Мэрилина Мэнсона в рамках его тура «Hey, Cruel World» выступала у эпатажного музыканта на разогреве. Также исполнила с Мэнсоном на Revolver Golden Awards песню «The Dope Show».
Дети шпионов 2: Остров несбывшихся надежд
Гринч – похититель Рождества
Церемония вручения премии Nickelodeon Kids' Choice Awards 2011
The Pretty Reckless: Make Me Wanna Die
Церемония вручения премии Blockbuster Entertainment Awards 2000