2002年制片人游建鸣在偶尔中看见了刘亦菲任形象代言的告白,让刘亦菲出演《
金粉世家》中白秀珠一角而成名,刘亦菲正式进入文娱圈。
2003年刘亦菲被制片人张纪当选中,出演2003年央视版《
天龙八部》并饰演王语嫣,刘亦菲饰演的王语嫣一角,被冠以“神仙姐姐”的称号。
2004年7月份刘亦菲与陈柏霖、蒲月天合作拍摄的电影《蒲月之恋》正式上映,这是刘亦菲进入电影圈的第一部作品;11月13日,刘亦菲再次与林志颖合作的作品,第二部爱情电影《爱情大赢家》上映,该片由导演朱延平导演,刘亦菲饰演金巧莉。
2005年刘亦菲与胡歌、安以轩、刘品言等主演的第一部由游戏改编的古装剧《
仙剑奇侠传》热播,刘亦菲饰演女一号赵灵儿,刘亦菲把灵儿的痴情、无邪、纯洁、悲伤和悲凉都演得活灵活现。
2006年刘亦菲又接演了张纪中的另一部古装戏《
神雕侠侣》,在剧中饰演女一号小龙女,随着电视剧的热播,刘亦菲俘获更多粉丝。
5月份,刘亦菲签约日本索尼音乐文娱公司;9月5日,刘亦菲首张音乐专辑《刘亦菲》在内地、香港、日本刊行。
2008年刘亦菲出演《工夫之王》的女一号金燕子,在这部影片中刘亦菲与两大工夫巨星成龙、李连杰合作。5月份刘亦菲签约了威廉・莫里斯公司。
2010年刘亦菲出演王力宏的导演童贞作《爱情通告》饰演女一号宋晓青。
2011年刘亦菲出演新版《
倩女幽魂》,刘亦菲所饰演女主角聂小倩不是“鬼”而是“妖”,并与古天乐饰演的燕赤霞以及和余少群饰演的宁采臣产生宿世此生的凄美爱情;11月份,刘亦菲在电影《鸿门宴》中饰演烈女虞姬,与冯绍峰饰演的项羽为“霸王别姬”这段千古绝恋的爱情神话增加了完善的一笔。
2012年刘亦菲主演的武侠电影《四台甫捕》和汗青电影《
铜雀台》前后上映。在陈嘉上导演的《四台甫捕》中刘亦菲饰演无情一角,与邓超、郑中基、邹兆龙组成斩新的“四台甫捕”。该片在2012年暑假档斩获两亿票房,其续集《四台甫捕2》《四台甫捕3》以3D电影模式连拍,刘亦菲继续出演;在《铜雀台》中刘亦菲饰演为“刺曹”而生的杀手灵雎,此外刘亦菲还演唱了影片主题曲《等雪来》。
2013年9月,由著名技击指点尼克・鲍威尔执导,刘亦菲、海登・克里斯滕森、尼古拉斯・凯奇等联合主演的爱情动作片《最初的战争》正式开机,电影辗转北京、天津、河北、云南等多地取景拍摄,从夏末初秋再到严严隆冬,拍摄期三个月;12月6日,刘亦菲主演的
3D电影《四台甫捕2》天下热映,终极票房近1.8亿;12月23日,刘亦菲凭仗《铜雀台》获得第五届澳门国际电影节最好女主角,这也是她电影生涯中第一个女主角奖
2014年8月22日,刘亦菲主演的武侠《四台甫捕大结局》上映,继续出演女主角无情。11月7日,刘亦菲与郑智薰主演了高希希执导的爱情电影《
露水红颜》,片中刘亦菲饰演一名没落的贵族蜜斯“邢露”。
2015年,刘亦菲参演青春爱情电影《致青春2:原来你还在这里》。饰演苏韵锦一角。
2015年6月,刘亦菲正式确认参演电影《
三生三世十里桃花》饰演女主角白浅。。