2005年，平江鎖金也請劉詩詩出演他的另壹部作品《蝶戀花》，他在其中下象棋。
2006年，劉詩詩在兩部電影中扮演孫秀青，分別是《金鵬國王陸小鳳的傳說》和《陸小鳳戰役前後》。3月5日，《少年楊家將》開拍，劉詩詩在劇中飾演“羅氏女孩”。同年7月，參演2006版《射雕英雄傳》。拍攝期間，休遭遇車禍，無法拍攝該劇。8月31日，劇組正式強制停工。2007年8月31日，正式翻拍。該劇於2008年9月18在江蘇綜藝頻道首播。劉詩詩飾演“慕念慈”，因此該劇引人關註。
5438年6月+2006年2月，聊齋怪女開拍，劉詩詩飾演第二單元女主角辛四娘。根據新浪的數據。該劇於2007年在四川衛視播出時打破了收視紀錄。2007年元旦前後，大學畢業半年的劉詩詩通過參演唐人公司的壹系列電視劇，被上海唐人電影制作有限公司總裁蔡藝儂看中，劉詩詩與唐人電影公司簽約。與此同時，非表演系出身的劉詩詩也逐漸積累了不少表演經驗，正式從舞蹈演員轉型為專業演員。
2008年8月，劉詩詩在電視劇《仙劍奇俠傳3》中飾演具有雙重性格的龍葵壹角，壹個是溫柔優雅的“藍葵”，壹個是桀驁不馴潑辣的“紅葵”。演技得到了鍛煉。《仙劍奇俠傳3》還沒拍完，劉詩詩就接到了《倚天屠龍記》劇組的邀請，在《仙劍奇俠傳3》拍完的第二天就飛到了武當山，在那裏進行了試妝。劉詩詩在《倚天屠龍記》中飾演楊過和的後代“黃衫女子”。
2009年，劉詩詩接演了電視劇《白蛇傳》，劉詩詩在其中飾演女主角“尹雙雙”。同年65438+2月65438+6月，電視劇《天涯的織女》(原名《衣遮天下》)開拍。劉詩詩選擇扮演“刁蠻公主”趙家儀。該劇的總導演李國立最初打算讓劉詩詩飾演“黃”壹角。劉詩詩看了劇本後很喜歡嘉義公主，選擇了她。
2010年5月，武俠劇《奇人壹梅》開拍，劉詩詩搭檔霍建華，主演《燕三娘》。2011，1，《奇人壹枚梅》在電視播出，各大視頻網站點擊率排名第壹。
2010 10年2月6日，由劉詩詩主演的穿越劇《如履薄冰》開拍。
2011 9月10日，該劇在湖南衛視首播。中國安徽網絡電視臺2065 438+09，2012的數據顯示，開播首日百度指數為36萬。衛視收視率1.72%，壹直是衛視頻道同期電視劇收視冠軍。《如履薄冰》經搜狐視頻獨家年度首播後，截止2011年9月29日網絡點擊量近3億。該劇成為她的代表作。劉詩詩憑借《如履薄冰》獲得2012華鼎獎最受歡迎女演員獎、第二屆中國大學生電視節最受歡迎電視劇女演員、第十八屆上海電視節白玉蘭獎最受歡迎女演員獎、第六屆騰訊星光獎年度內地女演員。
2012年，劉詩詩嘗試了多方面的發展。除了第壹次演唱電視劇集《等妳》，他也不再只專攻古裝劇，接手了出道以來的第壹部現代劇《天使的幸福》和第壹部電影《下壹個奇跡》。同年還接演了《大流浪謠》(後改名為《風中奇緣》)、《軒轅劍的痕跡》、《忠貞嶽飛》等多部電視劇。同時，他還主演了電影《悲傷童話》、《回到愛情開始的地方》(曾名為《愛的季節》)、《神探》。7月，《軒轅劍之痕》在湖南衛視首播。《軒轅劍之痕》在兩個月九周的播出時間裏，收視率始終同時位居全國第壹。截至8月31日，《軒轅劍之痕》在線播放量突破20億，成為史上第九部總點擊播放量超過20億的電視劇。該劇是國內電視劇市場第壹部實行“周播劇”的電視劇。同年9月7日，第九屆金鷹電視藝術節開幕。劉詩詩憑借《如履薄冰》、《軒轅劍的痕跡》成為本屆金鷹電視藝術節的“金鷹女神”。他是金鷹節歷史上繼劉亦菲、和王之後的第四位。
2065 438+03 65438+10月21，新生代四小花旦評選結果出爐:劉詩詩和楊穎、楊冪和妮妮入選。4月23日，《福布斯》中文版公布“2013福布斯中國名人”，劉詩詩排名第57位，較2012有所上升。同年6月21日，由劉詩詩主演的懸疑動作喜劇電影《神探》首次全國公映，劉詩詩飾演女主角劉金水。該片三天票房近億，最終票房近3億。
2065438+2004年3月26日，劉詩詩參演唐人影業、新麗傳媒聯合出品的傳奇勵誌劇《女博士費明傳奇》，劉詩詩與霍建華再度合作，飾演壹代女博士“譚雲仙”。在《福布斯》中文版5月4日公布的“2014福布斯中國名人”中，劉詩詩繼2013之後繼續上升，排名第25位。同年8月7日，由劉詩詩主演的《繡春刀》在中國大陸上映。首映第壹天就取得了850萬的首日票房。65438年10月2日，由劉詩詩等人主演的電影《深夜前五分鐘》在釜山國際電影節首映，2014年10月23日在中國大陸全面上映，14年2月27日在日本首映。
2015 0111由劉詩詩主演的公安反特電視劇《決戰黎明》開播，劉詩詩與王千源再度合作，在劇中飾演女特工“宋紅玲”。
2016，16 2月3日，由劉詩詩、霍建華主演的《女博士費明傳》在中國大陸上映。劇情吸引眼球的同時，劇中大量使用了醫學術語和藥方，引起了網友的關註。收視率5.118%。