2001年，刘璇与徐静蕾、陈晓东等人合作参演了由导演俞钟执导的都市情感片《我的美丽乡愁》， 刘璇在片中饰演女主角细妹，同年获得最受欢迎女演员铜奖。

2002年，刘璇出演了20集电视连续剧《我和我的父亲》，这是一部反映体操队员生活的电视剧，刘璇在剧中饰演女主角高文君。

2003年，刘璇出演了24集警匪题材电视剧《终极目标》。该剧由刘璇、杨在葆、关宝慧、张锦程等明星主演，在剧中，刘璇饰演的廖静仪是一位性格单纯直率的跆拳道教练，一直深爱着缉私队长李时锋。

2004年，刘璇与大S、孙莉合作参演了由黄磊执导的电视剧《夜半歌声》 。剧中她扮演一位年轻的剧团演员田菲，性格活泼，天真而又单纯。

2008年，刘璇签约香港无线电视，成为经理人合约艺员。

2010年，刘璇首度拍摄由香港无线电视推出的功夫连续剧《女拳》，在剧中担任第一女主角。该剧是刘璇晋身娱乐圈主演的首部电视剧，并于2011年3月7日首播。

2011年10月25日，体育公益电影《跑出一片天》启动仪式在北京举行，刘璇与杨幂、何晟铭、杜淳、田亮等人共同出席。刘璇、杨幂、田亮等人合作在电影中饰演推动情节发展的关键人物。

2012年9月12日，刘璇在北京体育大学召开了她的首本个人自传《璇木》的新书发布会。2013年7月11日，刘璇在北京宣布加盟银润传媒，并正式成立个人工作室，加入到了女老板的行列中。

2015年，参演电影《看见我和你》。

2016年，参演重大革命历史题材电视剧《东方战场》。

2017年2月，作为补位嘉宾加盟《花漾梦工厂》第二季。

2018年，参演电视剧《扶摇》，在剧中饰演非烟。