刘玥霏会芭蕾、古典舞、中国舞、民间舞，还有爵士和Hippop。2005年11月，她因参演青春剧《色拉青春》而正式出道；随后，获得2005年亚洲小姐的荣誉。同时，她还参加了参加2006年国际小姐的选举，并与好友合作录制了专辑。2009年11月，出演由赵薇、陈坤领衔主演的古装片《花木兰》，她在片中饰演游牧民族柔然的公主 。

2011年2月，出演的校园励志剧《毕业时刻》在中央电视台播出，她在剧中饰演单纯漂亮、俏皮任性的白雪 ；随后，参演了军旅剧《大学生士兵的故事》 。7月，参加湖南卫视音乐真人秀节目《舞动奇迹第三季》，与许家杰组成舞动拍档，随后在节目中获得季军。9月，由刘诗诗、吴奇隆等主演的古装爱情剧《步步惊心》在湖南卫视播出，她在剧中饰演十福晋、明慧的妹妹郭络罗·明玉 。随后，与朱一龙共同主演历史纪录片《大明宫传奇》，在片中饰演姿色秀丽、品性温良的明月郡主 。

2012年3月，由贾静雯等联合主演的古装历史剧《太平公主秘史》播出，她在剧中饰演青年时期的武则天。2014年7月，主演的古装玄幻轻喜剧《聊斋外传》杀青 。8月，与立威廉、徐立等人共同主演的励志爱情片《美人邦》上映，她在片中饰演单纯善良的农村女孩于中秋。12月，搭档李威共同主演爱情喜剧片《宝贝快跑》，她在片中饰演阿宝 。

2015年3月，作为常驻嘉宾参加中央电视台综艺频道中韩明星跨界交流娱乐节目《叮咯咙咚呛》 ；随后，主演的情感商战剧《情诫》在广西都市频道播出，她在剧中饰演美貌与心机并重的女白领翁肖琦 。5月，参演的年代爱情剧《抓住彩虹的男人》在浙江卫视、东方卫视黄金档联合上星播出，她在剧中饰演精明强势、八面玲珑的陆蔓 。12月，参与拍摄古装武侠传奇剧《惊天岳雷》，并在剧中饰演宰相之女秦娥 。

2016年1月，参加安徽卫视《国剧盛典》颁奖盛典，作为表演嘉宾领舞《表达》等节目 ；之后，和安七炫共同参加《我要上春晚》并成功晋级 。2月，参加中央电视台春节联欢晚会，与沙溢、闫妮、林依轮合作表演开场歌舞《春到福来》 ；随后，她还登上了中央电视台元宵晚会的舞台，并演唱歌曲《叮咯咙咚呛》 。3月，与朴海镇、李菲儿等人共同主演的都市青春偶像剧《远得要命的爱情》在广东卫视、东南卫视播出，她在剧中饰演外貌娇艳、身材性感的职场女性丁菲 。7月，与王琳、潘粤明等共同主演的家庭情感剧《多少爱可以重来》在央视八套首播，她在剧中饰演年轻漂亮的王娇娇 。12月，主演的年代剧《硝烟散尽》在北京影视频道首播，她在剧中饰演百乐门的名舞董丽娜 。

2017年1月，再次登上中央电视台春节联欢晚会并表演了歌曲《难忘今宵》 。2018年2月，第三次登上中央电视台春节联欢晚会的舞台，与李谷一、霍勇、汤非共同表演歌舞《难忘今宵》 。2020年1月，由迪丽热巴、高伟光主演的古装玄幻言情剧《三生三世枕上书》在腾讯视频播出，她在剧中饰演魔族公主姬蘅 。