1995年，刘恺威参演了时装情景喜剧《真情》，该剧不仅是他进入演艺圈后的首部作品，而且还是他和父亲刘丹首次合作的作品；同年，刘恺威成为香港Sony Music签约歌手。
1996年，进入台湾Sony Music。1997年推出首张国语专辑《LALALA我爱你》。1998年参演刑侦剧《鉴证实录2》，饰演法医杨志伦，与小堂菜演绎一对情侣；同年，在香港推出首张粤语EP《A Boy's Story》。
1999年，参演时装商战剧《创世纪》，在剧中饰演叶荣添的弟弟叶荣泽。2000年，与谢霆锋共同出演青春爱情剧《挞出爱火花》，在剧中扮演热爱漫画和柔道的大男孩张永亮；同年，出演TVB商战剧《创世纪Ⅱ天地有情》。
2001年，出演情景喜剧《皆大欢喜》的古装版；同年，在警匪剧《勇探实录》中饰演汪静儿的男友李伟明。2004年，参演警务纪实剧《廉政行动2004》；同年，他又出演了《皆大欢喜》的时装版版；从这个阶段开始，刘恺威开始了转型之路。
2005年，刘恺威离开TVB，辗转去过新加坡、台湾、香港亚视，并参与一些剧集的演出；同年，刘恺威和任泉合作了他在中国内地的首部电视剧《大清徽商》；之后，刘恺威又和潘虹、胡静、任程伟合作拍摄了警匪剧《灯火阑珊之遗嘱背后》。
2007年，刘恺威正式在中国内地发展，为了更好地融入中国内地的环境，他坚持说普通话。2008年，主演年代剧《凤穿牡丹》，凭借在剧中扮演的霍冬青一角开始在中国内地崭露头角。
2009年3月，主演民国剧《娘妻》，在剧中饰演桀骜不驯，但为人善良的高耀宗；7月，主演民国爱情剧《谁知女人心》，在剧中饰演具有传奇色彩的油坊大师傅赵安华。2010年，凭借年代剧《娘妻》获得江苏电视剧颁奖典礼“最佳男演员奖”。2011年，因在都市情感剧《千山暮雪》中饰演“莫绍谦”一角而获得关注。
2012年，主演的爱情喜剧电影《HOLD住爱》在七夕情人节当天上映，这也是刘恺威在中国内地上映的第一部电影，影片上映首日取得了2000余万的票房，成为2012年七夕档上映影片票房冠军 ；2月，主演古装爱情剧《画皮之真爱无悔》；9月，主演的战争偶像剧《战火西北狼》播出；11月，主演古装轻喜剧《江南四大才子》，饰演才华横溢的唐
伯虎；12月，主演的古装剧《美人无泪》在江苏卫视播出；同年，刘恺威还首次担任制片人，制片并主演了刘恺威工作室承制的都市商战悬爱剧《盛夏晚晴天》；并演唱该剧的主题曲《盛夏的天空》以及插曲《如果爱老了》。
2013年4月23日，刘恺威在“2013福布斯中国名人榜”中排名第49位；同年，由他主演并担任制片人的都市商战剧《盛夏晚晴天》播出，该剧的网络视频播放量4天突破1亿，21天突破10亿；此外，他还参演了抗战剧《喋血孤岛》，在剧中饰演有着坚定革命信仰的冷面教官麦客；5月3日，刘恺威第二部制片并主演的电视剧《一念向北》正式开机拍摄，刘恺威在剧中饰演腹黑、神秘的男主角陆向北；8月，主演都市豪门奇情剧《风云天地》，该剧是刘恺威回归TVB后的首部作品；剧中刘恺威饰演有点病态的曹家二公子曹志远；之后，主演都市家庭情感剧《妻子的秘密》，在剧中饰演有情有义、纯洁善良的豪门少爷黎明朗；12月，主演浪漫动作偶像剧《千金女贼》，在剧中饰演黑帮老大白正擎。
2014年4月，主演悬疑爱情剧《抓住彩虹的男人》，在剧中饰演表面冷酷无情，内心却温柔绅士的江余；5月4日，在2014福布斯中国名人榜上，刘恺威综合排名19，收入排名15；8月2日，参加综艺节目《非诚勿扰》；8月，主演都市生活情感剧《你是我的姐妹》，剧中刘恺威改变银幕上的高富帅形象，饰演随性洒脱、玩世不恭的草根青年石天明；11月，主演爱情剧《两生花》，在剧中饰演英俊痴情的暖男建筑师秦漠。
2015年3月，主演电视剧《蜂鸟出击》，他在剧中饰演的罗少卿具有外科医生以及共产党地下组织负责人的双重身份；4月12日，担任cctv-6（电影频道）首档青春益智真人秀《校花与学神》的导师；6月，客串黄伟杰执导的抗日战争剧《你的传奇之危机四伏》；8月，出演古龙的经典作品《飞刀又见飞刀》改编的同名电视剧；8月加盟央视财经频道社交互动明星旅行真人秀节目《黄金线路》；10月13日，参加湖南卫视创意实境真人游戏节目《全员加速中》；11月底，出演现代剧《柠檬初上》 。
2016年2月1日，刘恺威主演的根据匪我思存同名小说改编的古装爱情剧《寂寞空庭春欲晚》播出，他在剧中饰演一代帝王康熙，该剧首播期间连续16天获得全国卫视同时段收视冠军；3月8日，获得中国电视剧品质盛典上“年度最具魅力男演员”奖；4月21日，担任制片人并主演的都市情感商战剧《一念向北》在央视八套上星播出。6月，刘恺威受邀担任第22届上海电视节“白玉兰奖”评委；6月16日，主演都市话题剧《周末父母》，在剧中饰演时尚杂志的资深编辑于致远；10月，主演东方传奇仙侠剧《莽荒纪》，在剧中饰演天赋秉然、功夫超群的纪氏部落领主之子纪宁。
2017年4月，刘恺威主演的都市情感悬疑律政剧《继承人》播出，他在剧中饰演性格豪迈、不拘小节的继承法菁英律师郑昊。
2018年5月，参加北京卫视大型明星跨界音乐真人秀节目《跨界歌王第三季》担任首发嘉宾。
从商经历2008年，由于受到金融海啸的影响，刘恺威连续几部电视剧都已经签了约，但投资方忽然把资金撤走后就石沉大海。刘恺威由于没有固定收入，又不知道什么时候才有戏拍。此时恰好他一个朋友做金融，于是他就进入了金融行业开始学习做股票交易，一做就是大半年，中国内地经济环境恢复后，他又重新回到拍戏行业。