2023年，李梦随中国女篮出征女篮亚洲杯。在中国与日本进行的女篮亚洲杯决赛中，李梦首发出场，共拿下17分5个篮板6次助攻，

在比赛末节分数落后时，李梦和王思雨先后命中三分，中国队追至60平，此后李梦再进三分，帮助球队反超比分，

还在关键时刻造成对手掩护犯规，并命中关键罚球，最终帮助中国以73-71战胜日本，让中国女篮在时隔12年后再次夺得女篮亚洲杯冠军。

2024年2月7日，李梦入选中国女篮出战奥运会资格赛名单。2月10日，奥运女篮资格赛第二场，中国以50-82不敌法国女篮，李梦独得21分。

球队虽然输球，但还是拿到了2024年巴黎奥运会的入场券。