Molly Sims a incarné Delinda Deline durant 5 saisons de la série Las Vegas et dans la série Preuve à l'appui en tant que guest-star. Mais depuis, elle a d'autres projets. En 2008, elle a joué dans le film Yes Man où elle incarnait Stéphanie, dans l'émission Saturday Night Live dans l'épisode John Malkovich/T.i où elle incarnait une nightclubeuse et a prêté sa voix pour l'épisode 6 de la saison 1 du dessin animé Atom TV. En 2009, elle a joué dans les films La Panthère rose où elle incarnait Rose, Fired up où elle incarnait Diora, dans les courts-métrages Lashisse et Molly Sims Dramatic Acting Reel. En 2010, elle a joué dans le film Venus & Vegas où elle incarnait Angie et dans la série The Rachel Zoe Project où elle incarnait son propre rôle. En 2011, elle a joué dans le téléfilm Shredd et dans la série Project Accessory où elle incarnait son propre rôle. En 2012, elle a joué dans les séries Royal Pains dans l'épisode This one's for Jack où elle incarnait Grace Hay Adams et Wedding Band dans l'épisode Time of my life où elle incarnait Vanessa. En 2013, elle a joué dans le film Chez Upshaw où elle incarnait Claire Bird et dans la série The Carrie Diaries dans les épisodes Strings Attached et Borderline où elle incarnait Vicky/Mme Donovan. En 2014, elle a joué dans la série Men at Work dans l'épisode Suburban Gibbs où elle incarnait Kelly et dans le court-métrage Fall TV Preview. 

 

Côté vie privée, elle est depuis décembre 2009 la compagne du producteur de cinéma Scott Stuber. Après des fiançailles en mai 2011, ils se sont mariés le 24 septembre 2011. Le 19 juin 2012, elle donne naissance à son premier enfant : un petit garçon du nom de Brooks Alan Stuber. Le 30 septembre 2014, ils annonçaient attendre leur deuxième enfant une petite fille.