1993年劉琳在電影《高樓邊》中塑造了自己的第一個銀幕形象女高中生宗小玫。同年高中畢業(yè)后考入了北京電影學院表演系。在校期間她主演了幾十集電視劇和數(shù)部電影故事片。

1994年與張國榮、吳倩蓮、黃磊共同主演電影《夜半歌聲》，在片中飾演藍蝶。

1999年聯(lián)合巍子主演家庭倫理劇《沒有家園的靈魂》飾演女主角嚴文清。

2000年劉琳憑借著在張元執(zhí)導(dǎo)的電影《過年回家》中的出色表現(xiàn)，獲得第13屆新加坡國際電影節(jié)最佳女主角獎。之后與齊志、湯加麗主演電視電影《刑警故事》飾舒菲。同年出演的電視劇《給我一支煙3今夜無眠》播出。

2001年領(lǐng)銜主演何群執(zhí)導(dǎo)的電影《平原槍聲》飾演蘇建梅。同年出演時裝劇《城市女人心》。2003年與施京明、姚芊羽主演農(nóng)村題材電視劇《腳下天堂》，同年在愛情劇《追夢谷》中飾演孫卉。

2004年與梅婷主演校園愛情劇《香樟樹》飾陶妮，該劇獲得獲五個一工程獎。

2005年領(lǐng)銜主演數(shù)字電影《遭遇?阮玲玉》。同年在傳記題材劇《冼星?！分酗椦蒎X韻玲。

2006年6月在北京電影學院大力支持的電影《叢飛》中飾演叢飛的妻子邢丹。

2007年領(lǐng)銜主演以真實史料為背景的抗日間諜劇《五號特工組》，飾演原國民政府國防部中校參謀、中共地下黨員歐陽劍平。同年主演高翊浚執(zhí)導(dǎo)的情感倫理劇《因愛之名》。

2008年與許亞軍領(lǐng)銜主演導(dǎo)演安戰(zhàn)軍繼《一年又一年》后執(zhí)導(dǎo)的又一部生活劇《原諒》。隨后與王亞楠主演愛情偶像劇《結(jié)婚吧我會更愛你》飾陳歌。

2009年搭檔斯琴高娃、宋春麗主演年代情感題材劇《娘》。同年出演紀念汶川地震三周年的電影《72小時》中肖涵若一角。在安戰(zhàn)軍執(zhí)導(dǎo)的電影《萬家燈火》中飾演二媳婦。8月因在電影《沂蒙六姐妹》中飾演王坪，被授予沂蒙榮譽市民稱號。

2010年與馬躍領(lǐng)銜主演電影《公道天職》。同年參演革命歷史兒童題材劇《小小飛虎隊》。

2011年參演連奕名自導(dǎo)自演的軍醫(yī)題材劇《五湖四?！凤椫煨愣?。同年在原班人馬打造的電視劇《五號特工組2》中再次飾演歐陽劍平一角。

2012年出演郭濤、梅婷領(lǐng)銜主演的情感劇《父母愛情》，并因扮演的沒文化、不講衛(wèi)生、粗野的農(nóng)村婦女江德花一角入圍第27屆中國電視金鷹獎眾喜愛的電視劇演員獎。

2014年出演傳記題材電影《啟功》，在片中飾演啟功青年時代的妻子章寶琛，是個端莊賢惠，勤儉持家的好妻子。

2015年3月出演的改編自臺灣同名影片的親情勵志年代劇《搭錯車》殺青。隨后主演電影《親娘》，電影講述了抗戰(zhàn)時期，江蘇宜興地區(qū)的農(nóng)民幫助新四軍繳獲日軍步兵炮，攻下日軍根據(jù)地，成功將蘇浙皖抗日根據(jù)地連成一片的故事?？痛际信詴r尚題材電視劇《歡樂頌》，飾演養(yǎng)老院院長秀媛一角。