2002年，年仅15岁的刘诗诗凭借自身扎实的芭蕾基础顺利考入北京舞蹈学院芭蕾舞系，学习芭蕾舞专业。由于身体条件所限，她逐渐放弃了最初成为芭蕾舞者的梦想，打算在毕业后成为一名芭蕾舞老师。

　　2004年，本打算做芭蕾舞老师的刘诗诗在北京舞蹈学院读大三，《月影风荷》剧组到学校挑演员，原本只是去面试现场看热闹的她被意外选中，由此接拍了人生的第一部影视作品，从而开始了自己的演艺之路。

　　2007年签约了唐人电影公司，出演《聊斋奇女子》在第二单元《辛十四娘》中饰演心地善良、行善积德以修道成仙为志的女主角辛十四娘，该剧播出后打破了四川卫视年度收视纪录。

　　2009年，与胡歌、林依晨、袁弘合作出演的古装武侠剧《射雕英雄传》播出，她在剧中饰演了个性坚强的穆念慈。

　　2010年，由刘诗诗出演的古装神话剧《白蛇后传》播出，而她则在剧中饰演了才貌双绝的画中仙尹双双。

　　2010年，凭借仙侠剧《仙剑奇侠传三》受到更多关注。她则在剧中饰演具有双重性格的龙葵，一个是温柔文雅的蓝葵和另一个是刁蛮泼辣的红葵。

　　同年，在古装武侠剧《倚天屠龙记》中饰演了杨过与小龙女的后人黄衫女子

　　《天涯织女》中饰演清新可人、甜美的刁蛮公主赵嘉仪。

　　2011年1月1日，与霍建华联袂主演的古装武侠剧《怪侠一枝梅》上星播出，她在剧中饰演了个性爽朗、酷帅傲气的燕三娘，该剧播出后各大视频网站点击率排名第一。

　　2011年，因在宫廷剧《步步惊心》中饰演马尔泰·若曦而赢得颇高人气，并获得第18届上海电视节白玉兰奖最具人气女演员奖。

　　2012年，凭借仙侠剧《轩辕剑之天之痕》获得国剧盛典年度最具人气女演员奖。

　　2012年，她还担任第九届金鹰电视艺术节的金鹰女神，成为金鹰节历史上的第四位金鹰女神。

　　2014年，在《犀利仁师》中饰演了女汉子路云霏。

　　同年8月7日，与张震合作主演的浪漫武侠电影《绣春刀》于中国内地上映，她在片中饰演了出淤泥而不染的教坊司姑娘周妙彤。

　　2014年主演的古装剧《风中奇缘》首播，而她则在剧中饰演了洒脱不羁、敢爱敢恨的大漠狼女莘月。

　　2014年，在《步步惊情》中一人分饰两角，分别饰演了平面设计师张晓和骄傲成熟妩媚的模特儿蓝兰。

　　2016年，凭借古装剧《女医·明妃传》获得首届中国电视剧品质盛典年度最具影响力演员。

　　2017年，《醉玲珑》中饰演巫族圣女凤卿尘。

　　2019年4月9日，刘诗诗主演的现代都市情感剧《如果可以这样爱》播出，她在剧中饰演敢爱敢恨、离经叛道的电台主持人白考儿。

　　2020年与倪妮共同主演的年代情感剧《流金岁月》播出，她在剧中饰演了坚韧勇敢的蒋南孙。

　　2022年9月13日，与刘宇宁合作主演的古装剧《一念关山》开机。这一身红衣太惊艳了。

　　相对于现代剧，感觉刘诗诗更适合清冷的古装角色。你是从哪个角色认识刘诗诗的？