2002年出演《金粉世家》和《天龙八部》步入演艺圈，2004年主演《仙剑奇侠传》人气大增。2006年主演《神雕侠侣》中的“小龙女”一角而受到更广泛关注，同年发行首张个人专辑《刘亦菲》。2008年与成龙、李连杰出演好莱坞电影《功夫之王》。在2009年4月的“80后新生代娱乐大明星”评选活动中，成为内地“四小花旦”之一。2011年主演的电影《新倩女幽魂》和《鸿门宴》以及2012年主演的电影《四大名捕》系列三部曲和《铜雀台》均票房过亿。2014年凭借《铜雀台》获得第五届澳门国际电影节好佳女主角奖；同年还主演了爱情片《露水红颜》。2015年，在古装玄幻片《三生三世十里桃花》中饰演女主角白浅；同年，她还相继主演了都市片《第三种爱情》；动作片《营救飞虎队》。2016年5月20日，其主演的电影《夜孔雀》在全国公映，该片入围第40届蒙特利尔国际电影节主竞赛单元。2017年7月21日，刘亦菲主演的古装玄幻电影《三生三世十里桃花》将于全国上映。
演艺事业外，刘亦菲热心慈善公益，被授予“中国儿童慈善奖”称号，担任中国少年儿童基金会形象大使等，两次被评选为“中国80后十大杰出代表人物”。