1995年，參演電視劇《真情》，這部戲是劉愷威入行後的第壹部作品，而且這也是他和父親劉丹的初次合作；同年劉愷威成為香港Sony Music簽約歌手。
1996年，進入臺灣Sony Music。1997年推出首張國語專輯《LALALA我愛妳》。1998年參演電視劇《鑒證實錄2》，飾演法醫楊誌倫，與小堂菜演繹壹對情侶； 同年，在香港推出首張粵語EP《A Boy's Story》。
1999年，參演電視劇《創世紀》，飾演羅嘉良的弟弟榮澤。2000年，與謝霆鋒壹起出演電視劇《撻出愛火花》，扮演男二號張永亮，刻畫了壹個熱愛漫畫和柔道的大男孩。
2001年-2003年，分別出演了電視劇《皆大歡喜》的古裝版和現代版，從這個階段開始，劉愷威開始了轉型之路。
2005年，劉愷威離開TVB，輾轉去過新加坡、臺灣、香港亞視，並參與壹些劇集的演出。同年，劉愷威和任泉合作了第壹部內地電視劇《大清徽商》。之後劉愷威又和潘虹、胡靜、任程偉合作拍攝了電視劇《燈火闌珊之遺囑背後》。
2007年，劉愷威正式在內地發展，為了更好地融入內地環境，盡管他從小在香港和國外長大，但他堅持說普通話。 2008年，憑借在《鳳穿牡丹》裏扮演的“霍冬青”壹角，他開始在演藝圈嶄露頭角。
2009年3月，主演民國劇《娘妻》，飾演桀驁不馴，但為人善良的高耀宗 ；7月，主演民國愛情劇《誰知女人心》，飾演具有傳奇色彩的油坊大師傅趙安華 。2010年，他憑借《娘妻》獲得江蘇電視劇頒獎典禮“最佳男演員獎”。 2011年，因在電視劇《千山暮雪》中飾演“莫紹謙”壹角而獲得廣泛關註。
2012年，主演的愛情喜劇電影《HOLD住愛》在七夕情人節當天上映，這也是劉愷威在內地上映的第壹部電影，影片上映首日取得了2000余萬的票房，成為2012年七夕檔上映影片票房冠軍；2月，主演古裝愛情劇《畫皮之真愛無悔》；9月，主演的戰爭偶像劇《戰火西北狼》播出；11月，主演古裝輕喜劇《江南四大才子》，飾演才華橫溢的唐伯虎 ；12月，主演的古裝劇《美人無淚》在江蘇衛視播出 ；同年，劉愷威還首次制片並主演了劉愷威工作室承制的都市商戰懸愛劇《盛夏晚晴天》。
2013年4月23日，劉愷威在“2013福布斯中國名人榜”中排名第49位 ；同年，由他主演並擔任制片人的電視劇《盛夏晚晴天》播出，該劇的網絡視頻播放量4天突破1億，21天突破10億；與此同時，劉愷威還參演了抗戰劇《喋血孤島》，飾演有著堅定革命信仰的冷面教官麥客；5月3日，劉愷威第二部制片並主演的電視劇《壹念向北》正式開機拍攝，劉愷威在劇中飾演腹黑、神秘的男主角陸向北；8月，主演都市豪門奇情劇《風雲天地》，該劇是劉愷威北上發展八年後再次出演TVB的作品；劇中劉愷威飾演有點病態的曹家二公子曹誌遠；之後，劉愷威出演電視劇《妻子的秘密》，劇中劉愷威飾演的男主角黎明朗雖然是豪門少爺，卻是壹個有情有義、純潔善良的陽光男孩； 12月，主演浪漫動作偶像劇《千金女賊》，飾演黑幫老大白正擎。
2014年4月，主演懸疑愛情劇《抓住彩虹的男人》，劇中劉愷威飾演的男壹號
江余表面冷酷無情，內心卻溫柔紳士 ；5月4日福布斯中文網發布2014福布斯中國名人榜，劉愷威綜合排名19，收入排名15；8月2日，加盟綜藝節目《非誠勿擾》 ；8月，主演都市生活情感劇《妳是我的姐妹》，劇中劉愷威壹改往日高富帥的形象，飾演隨性灑脫、玩世不恭的草根青年石天明 ；11月，主演愛情視劇《兩生花》，飾演英俊癡情的暖男建築師秦漠。
2015年3月，主演電視劇《蜂鳥出擊》，他在劇中飾演的羅少卿具有外科醫生以及***產黨地下組織負責人的雙重身份 ；4月12日，擔任cctv-6（電影頻道）首檔青春益智真人秀《校花與學神》的導師 ；4月，主演小說改編宮廷愛情劇《寂寞空庭春欲晚》，飾演壹代帝王康熙；8月，出演古龍的經典作品《飛刀又見飛刀》改編的同名電視劇 ；8月加盟央視財經頻道社交互動明星旅行真人秀節目《黃金線路》 ；10月13日正式對外公布加盟湖南衛視2015大型創意實境真人遊戲節目《全員加速中》 。