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 。

2020年8月8日，出演的超现实恋爱剧《拜托了！8小时》在无锡开机 。2021年2月5日，与肖战、吴宣仪、丁笑滢等联合主演的玄幻励志剧《斗罗大陆》在中央电视台电视剧频道首播，她在剧中饰演史兰客七怪之一朱竹清 。

刘美彤有着青春靓丽、风格多变的独特气质和表演天赋。在《斗破苍穹》剧中出演纳兰嫣然的刘美彤，身姿清冷，高贵、孤傲、充满故事性的眼神，极具杀伤力，令人惊艳。不管是神情中的不忍，还是眼神中的冷意犀利，情绪的起伏变化处理得都不错。首次挑战打戏的刘美彤，动作如行云流水，力道十足又不失美感，眼神犀利英气十足。而刘美彤演唱的宣传曲《梦留香》，与之自带英气的外表相辅相成，她的声线细腻婉转，温暖醇厚让人惊喜 。（新浪娱乐、新华网、环球网评）

刘美彤在电影《素人特工》中饰演的LV，从菜鸟逐渐成长为有责任、有担当的特工，从日出跑到日落，不断酝酿情绪，她对角色多重挑战的努力和付出，令导演赞赏。导演袁锦麟表示，刘美彤一点就透，吸收很快 。（北青网评）