2005 में ममता की पहली भूमिका हरिहरन द्वारा निर्देशित मलयालम फिल्म "मयूखम" में हुई। हालांकि यह फिल्म बॉक्स ऑफिस पर अच्छा नहीं किया, ममता को इंदिरा की संवेदनशील चित्रण के लिए प्रशंसित किया गया था।

2006 में, उन्होंने "बस कंडक्टर" में मामूट्टी के साथ, "लंका" व "अद्भूथं" में सुरेश गोपी के साथ और "मधुचन्द्रलेखा" में जयराम के साथ काम किया। उसी वर्ष उन्होंने तमिल फिल्म उद्योग में "शिवप्पथिगरम" में विशाल कृष्ण के साथ शुरू किया।  यह फिल्म एक उदारवादी अर्जक थी।

2007 में ममता ने सुपरहिट फिल्म "बिग बी" में मामूट्टी के साथ अभिनय किया। उसी वर्ष उन्होंने तेलुगु फिल्म उद्योग में भी शुरू किया, जब उन्होंने "यमदोंगा" में एक सहायक की भूमिका निभाया।

2008 में उनके सात फ़िल्में जारी किए गए, जिनमे से पांच फ़िल्में तेलुगु में थे। बॉक्स ऑफिस पर "कृष्नार्जुना" और "विक्ट्री" असफल रहे। उन्होंने "गूली" के द्वारा, कन्नड़ फिल्म उद्योग में शुरू किया।

2009 में ममता ने माधवन के साथ कॉमेडी फिल्म "गुरु एन आलु" और दिलीप और श्रीनिवासन के साथ थ्रिलर "पैसेंजर" में अभिनय किया। जबकि पहली फिल्म का बॉक्स ऑफिस पर एक औसत रन था, दूसरी एक अप्रत्याशित स्लीपर हिट घोषित किया गया था और ममता के कैरियर में एक महत्वपूर्ण मोड़ बन गया।

2010 में "कथा तुडरुन्नू" में उसकी भूमिका समीक्षकों द्वारा प्रशंसित किया गया था और उनको अपना पहला फिल्मफेयर का सर्वश्रेष्ठ अभिनेत्री पुरस्कार मिला।

2011 में ममता का पहला फिल्म "रेस" था, जिसमे उन्होंने कुंचाको बोबन के विपरीत निया का भूमिका निभाया। यह फिल्म बॉक्स ऑफिस पर सफल नहीं रहा। मलयालम में उनकी अगली रिलीज "नायिका" थी।

2012 में ममता की फिल्म "अरिके" जारी हुई और उसको अच्छी समीक्षाएं मिली। कई अन्य भारतीय फिल्मों के विपरीत, "अरिके" समकालिक ध्वनि में फिल्माया गया था, जिसमे प्रत्येक दृश्य में निर्दोष अभिव्यक्ति की आवश्यकता है। ममता को अनुराधा का सूक्ष्म चित्रण के लिए प्रशंसा प्राप्त हुआ।

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