刘诗诗出生于北京市宣武区(已并入西城区)的一个回族家庭,父母都曾是工厂工人,后来母亲因健康原因内退,而父亲则下海经商。刘诗诗从六岁开始学习芭蕾,出尘脱俗,淡雅清纯。
刘诗诗因出演《仙剑奇侠传三》中的“龙葵”一角而被观众所熟知。
2011年,随着穿越剧《步步惊心》的热播,刘诗诗凭借着“马尔泰·若曦”一角人气飙升,和吴奇隆一同获得最佳荧幕情侣。
2012年,刘诗诗主演的电视剧《轩辕剑之天之痕》于7月6日在湖南卫视首播,刘诗诗饰演拓跋玉儿。
2004年10月,刘诗诗在北京舞蹈学院读大三,《月影风荷》剧组到学校挑演员,原本只是去面试现场看热闹的她被意外选中,由此开始了自己的演艺之路,接拍了人生的第一部电视剧《月影风荷》。出于剧情的需要,还为刘诗诗夺身定做加了经典芭蕾舞——《天鹅湖》选段,显示了她的特长。导演平江锁金特意其艺名取为“刘诗诗”。
2005年,平江锁金让刘诗诗主演了自己的另一部作品《飞花如蝶》,在剧中饰演棋儿。之后,还参演了两部电影——《陆小凤传奇之大金鹏王》和《陆小凤传奇之决战前后》中的孙秀青。
2006年3月5日,大型古装题材电视剧《少年杨家将》开拍,刘诗诗在剧中饰演温柔贤淑“罗氏女”。
2006年7月开拍的2006版《射雕英雄传》由于胡歌遭遇车祸而无法进行《拍摄工作, 8月31日剧组正式被迫停工。2007年8月31日,《射雕英雄传》正式复拍。该剧于2008年9月18日晚正式亮相江苏综艺频道。刘诗诗在《射雕英雄传》中饰演“穆念慈”,她也因主演此剧而广受关注。
2006年12月,《聊斋奇女子》开拍,在剧中刘诗诗一改往日给人留下的柔弱形象,在最具青春气息的第二单元《辛十四娘》中挑大梁,化身为狐仙辛十四娘。长袖善舞的刘诗诗在剧中还发挥所学优势自编了一段群舞,这段剧情在播出时广受观众好评,被誉为《辛十四娘》的点睛之笔。该剧在播出后,百度贴吧中刘诗诗等主演的《辛十四娘》单元在“你最喜欢哪个单元”的投票调查中,以40.6%的票数位居第一。该剧在四川卫视播出时打破了2007年的收视纪录。
