刘美彤原名刘玉璞，她从小就开始学画画，学了15年。艺考那年，一个同学拉着她一起考了表演，因此发掘出她对表演的兴趣。第二年，刘美彤在考前报名了培训班，最终顺利地考入了上海戏剧学院表演系本科 。 2015年10月，就读大一的刘美彤，参加了由湖南卫视联合上海戏剧学院推出的校园纪实真人秀节目《一年级·大学季》，因而引起关注。 2016年，出演清宫剧《如懿传》，在剧中饰演性格清高直爽、兰质蕙心的拜尔果斯氏，这也是她的首部影视作品 。2017年，与吴磊、林允等人合作主演古装武侠剧《斗破苍穹》，饰演出身高贵、气质清冷的纳兰嫣然，并演唱该剧宣传曲《梦留香》。 2018年7月，主演青春悬疑剧《你是我的英雄》，在剧中饰演冰山美人纳兰慧 ；9月，在改编自金庸小说的古装剧《天龙八部》中，饰演性格天真烂漫的木婉清。 2019年7月12日，主演的动作电影《素人特工》上映，她在片中饰演菜鸟特工LV；11月26日，出演的古装权谋剧《庆余年》开播，她在剧中饰演喜怒不形于色的北齐皇帝战豆豆。