刘思彤原名刘雯,从小就比较男孩子气,性格直率,并且喜欢唱歌,跳舞。1987年开始学习舞蹈和钢琴,1992年以专业课第一的成绩考入青岛市艺术学校学习声乐,上初中时开始参加全国性的歌唱比赛。1993年参加全国歌手大赛山东预选赛,以一首《拥抱明天》获得决赛第二名,为了报名她谎称自己已经16岁,还穿上了姐姐的毛衣和高跟鞋去参加比赛。1994年参加青岛市中学生歌手大奖赛获三等奖,当时获得一等奖的是连续多年参赛的黄渤。1996年刘思彤考入中央戏剧学院表演系,于震,陈数都是她的同班同学。1997年成为中央电视台"大风车"栏目特邀演员,在《校园幽默剧》中饰演班长霍玲。
2001年,刘思彤在吴奇隆,朱茵主演古装武侠剧《萧十一郎》中,饰演了刁蛮任性的连城谨,由此正式走上演艺道路。2002年,她在武侠剧《倚天屠龙记》中饰演“雪岭双姝”之一的武青婴；2003年,由刘思彤,高曙光等主演的商战题材电视剧《黄金时代》播出,她在剧中饰演经历坎坷的叶美伦；同年还出演了都市情感剧《换个活法》和武侠剧《刀歌之短刀行》。2004年,刘思彤再次与吴奇隆合作,在梁国冠,黄伟杰执导的现代励志电视剧《铁拳浪子》中饰演率性好动,敢做敢为的富家女余小凯。2005年,刘思彤与辛柏青,何冰,霍思燕联合主演的古装宫廷剧《嘉庆皇帝》播出,她在剧中饰演女二号纳兰；同年还与罗海琼携手主演了年代传奇剧《栀子花白兰花》,饰演为爱情不顾一切的千金小姐李湘澜。2006年,参演由鞠觉亮,邹集成执导秦沛,温兆伦主演的古装剧《李卫辞官》,刘思彤在剧中饰演傅恒的姐姐傅贵妃；同年,还在都市励志剧《超级女生》中饰演与超女何洁争夺男友的钟晴。2007年,刘思彤在杨玄执导,马雅舒,黄文豪等主演年代苦情剧《宁为女人》中饰演敢爱敢恨,勇于为父报仇的女二号李水晶。2008年,刘思彤与邓萃雯,寇振海合作,主演民国伦理剧《牌坊下的女人》,饰演刚从海外留学归来的佟家千金小姐佟庆。2022年1月7日,刘思彤参演的惊悚电影《屋内有人》全国公映。《萧十一郎》剧照铁拳浪子《宁为女人》《牌坊下的女人人》剧照《车票》《再见艳阳天》2009年,刘思彤与吴奇隆,左小青合作出演了文艺电影《车票》,首次登上大银幕的刘思彤担任女二号,饰演即将临盆却发现胎儿患有罕见病的准妈妈吴静；同年还与寇振海,刘雪华,保剑锋合作主演了年代情感剧《再见艳阳天》,在剧中饰演愤世嫉俗的文凤；并在由保剑锋,陈紫函,马苏主演的年代情感剧《善良背后》中,饰演软弱无奈的李菁。2010年,刘思彤与苗乙乙,朱泳腾,魏春光合作主演了都市伦理剧《血脉》,饰演为了给母亲治病而去作代孕妈妈的周丹宁；同年在由吴奇隆制作的电视剧《完美丈夫》中与戴娇倩,保剑锋,林保怡合作,饰演患有忧郁症的钱丽娟。2011年,刘思彤与潘粤明,董洁,刘松仁合作主演古装武侠剧《新萍踪侠影》,饰演看似柔弱却内心的脱不花公主；同年,与马伊琍,涂松岩合作主演的现代都市伦理剧《双城生活》播出,饰演一心只为嫁有钱人的上海女孩叶紫葳。该剧在东方卫视播出的收视率全国名列前茅,并在搜狐视频冬季电视剧盛典中获得最佳电视剧,最佳网络收视率贡献等五项大奖。2012年,刘思彤与吴奇隆,马苏,樊少皇合作主演了古装武侠剧《新白发魔女传》,她在剧中饰演古灵精怪的铁珊瑚,该剧播出后获得同时段电视剧类收视第一的成绩,并获得湖南卫视电视剧年终盛典“最芒果剧集冠军奖”。2013年9月,刘思彤与朱泳腾,李解,魏春光合作主演的战争剧《我的抗战2》播出,她在剧中饰演武功高强的女新四军苗香儿。2014年,参演古装武侠剧《少年四大名捕》,饰演圣月神教圣女卞红药。2015年,刘思彤与赵丽颖,陈伟霆,吴奇隆合作主演武侠剧《蜀山战纪之剑侠传奇》,饰演专横跋扈的蜀山派掌门之女诸葛紫英；同年,主演的抗战剧《兄弟们上》在在山西卫视和陕西卫视播出,她在剧中饰演有勇有谋的抗日女英雄翠翠。2016年11月8日,参演的抗战电视剧《不可能完成的任务》在江苏卫视播出,她在剧中饰演保护儿子及国家的安全而牺牲的海归学者曾洁茹。2017年,刘思彤在古装武侠剧《蜀山战纪2踏火行歌》中饰演艳丽张扬的魔女沙艳红。2018年1月,刘思彤在年代谍战剧《国宝奇旅》中饰演任正秋,演绎一位护送国宝南迁的共产党地下联络员。2021年,刘思彤在悚影片《屋内有人》中饰演女大夫夏青。《血脉》新萍踪侠影《双城生活》《新白发魔女传》《我的抗战2》《少年四大名捕》剧照《蜀山战纪》剧照《不可能完成的任务》蜀山战纪2踏火行歌
2009年12月24日,刘思彤出席由全国绿化委员会,国家林业局和中国绿化基金会共同组成并支持的“生态中国·时尚盛典”,并发表了她对保护生态环境的看法。2014年12月4日,刘思彤出席微软在线举办的微公益时尚晚会,并获最佳微公益明星贡献奖。
刘思彤写真刘思彤不仅外形漂亮,成熟的演技也可圈可点,不管饰演正面角色还是反派,都让观众过目不忘。以很强的可塑性和对角色的把握能力,用精彩的演技获得了观众的好评,,,。刘思彤出道多年塑造了许多精彩的荧幕角色,古装形象更是百变多姿,几乎任何性格的角色都能挑战。刘思彤以时尚大气的外形条件以及风趣开朗的性格受到关注,对服装和保养颇有心得的她有着内地“美容大王”之称,而且心灵手巧,还会DIY衣服和各样的饰品。凭借姣好的五官结构,天生的镜头感以及对时尚的感悟力,刘思彤以或雍容典雅,高贵时尚,或冷艳妖娆,狂野豪放的造型赢得了“百变女郎”之称。