7歲時，還在上小學的劉蕓被選進體校，學習藝術體操，當時全校只選一個人。那時候訓練很苦，每天出早操，繞著400米的跑道跑步。劉蕓總是跑得最慢的一個，所以每天都要被罰加圈。不僅如此，連吃飯飲食都有著嚴格的規(guī)定。后來她和家里人商量了很久，最后還是決定把她領回家了 ?。

　　11歲的時候，廣州舞蹈學院去長沙挑選學生，由于有良好的藝術體操功底，劉蕓被特招進了廣州舞蹈學院少女舞蹈團，進行了為期4年的專業(yè)民族舞訓練。1997年，劉蕓畢業(yè)后被分配到廣東南方歌舞團，成了正式的舞蹈演員。但之后，倔強的劉蕓不甘愿一輩子給人伴舞，她希望考上大學。于是她辭去了別人眼中的“鐵飯碗”，回到長沙埋頭苦讀了一年。2000年劉蕓考入了中央戲劇學院 ?。

　　2001年，剛剛成為一名大學生的劉蕓便獲得一次表演機會。雖說中央戲劇學院不準許大一學生拍戲，但剛巧有個角色適合她，導演又是老師的朋友。最終她獲得了許可，出演了自己的第一部電視劇《命運的承諾》。 ?

　　2002年，劉蕓參演了由韓寒小說改編的同名電視劇《三重門》，飾演“沈溪兒”一角。遺憾的是該劇由于沒有掩蓋原作的批判鋒芒，被廣播電視局所禁，直至2004年才登陸電視熒幕。 ?同年，劉蕓還參演了電視劇《我為歌狂》《新五女拜壽》以及自己的第一部電影《走向太陽》。

　　2003年，劉蕓參演電視劇《大漢天子2》，飾演堅忍又不失可愛的“奇女子”秋嬋。 ?該劇的播出為她收獲了不少的人氣，開始被觀眾關注。

　　2005年劉蕓又先后出演了《大漢巾幗》《紅拂女》等電視劇 ?。

　　2006年6月，張紀中版《鹿鼎記》開拍，劉蕓被選中出演“小郡主”沐劍屏。 ?金庸先生還親自打電話給劉云，幫助她更深入的理解這個人物。 ?《鹿鼎記》播出后，劉蕓受到肯定。制片人張紀中贊劉云像“青蘋果” ?，導演于敏也稱：“劉蕓的出場非常關鍵，《鹿鼎記》整個劇的調子就是根據(jù)她的出場來定的。” ?隨著《鹿鼎記》在港臺、日本等地區(qū)的走紅，劉蕓在香港、海外等地的人氣也隨之上升 ?，香港地區(qū)的影迷昵稱她為"內地版阿Sa“。 ?

　　2007年5月初，《時代周刊》記者來到北京，想做一期關于中國80后這個特殊群體的文章。《時代周刊》拿到多個80后藝人資料，一眼相中了劉蕓，說她長了一張非常東方的臉，看上去干凈、漂亮、意志力堅強。最后登上了《時代周刊》八月刊的封面，成為了繼章子怡、李宇春之后，第三位登上該封面的中國藝人 ?。

　　2008年起，劉蕓先后拍攝了《戀戀東麗湖》《鉆石王老五的艱難愛情》《牽掛》等影視劇，其中以翻拍自經典老劇的電視劇《新一剪梅》最具代表性 ?。

　　2012年，劉蕓主演了由好友甘薇制片，應采兒、熊乃瑾等好姐妹參演的網絡劇《女人幫·妞兒》。該劇首款預告片在微博發(fā)布后，當日轉載量便過萬。 ?5集播放量超過5000萬，成為國內首部在首播期內流量增長最快的自制劇。 ?同年，劉蕓還與文章合作了賀歲電影《親家過年》，被許多觀眾評價為”溫暖的電影”。 ?

　　2013年，劉蕓主演了電視劇《艾樂樂的羅曼蒂克》 ?，同時還客串出演了《失戀33天》《小爸爸》《回到愛開始的地方》《硬漢奶爸》等多部影視劇 ?。2014年，劉蕓與蔡琳、高梓淇等聯(lián)袂主演講述方哈兒抗擊日寇、保家衛(wèi)國的電視劇《傻兒傳奇》 ?。

　　2016年，參演青春歷史傳奇巨制《思美人》 ?。