2005年刘芷汐毕业于广东舞蹈学校,后因其出色的舞蹈功底,被广东歌舞剧院慧眼挑中,任剧院主要舞蹈演员。2006年考入中央戏剧学院表演系本科。
2010年刘芷汐被吴子牛导演选中出演民国传奇剧《闯天下》中性格泼辣的女主角秦莺莺,该剧于2013年11月在中央电视台电视剧频道播出,这也是其首次担任女主角 ;同年她还参演了《好山好水好女人》和《红七军》两部电视剧 。
2011年4月由经典名著《水浒传》改编的翻拍古装剧《新水浒传》播出,刘芷汐在剧中扮演中山母狼“刘知寨夫人”;同年与陈浩民、林子聪等合作出演古装神话剧《活佛济公3》,饰演呆萌妖“章小蕙” 。
2014年1月刘芷汐再度与简远信合作的古装神话剧《封神英雄榜》在中央电视台综合频道播出并获得同时段收视冠军,刘芷汐在剧中饰演天真率性的石矶娘娘[12-13] ;2月份与钟汉良合作的电视剧版《十月围城》播出,她在剧中饰演一位传统本分的古典女子,有情有义却注定悲情的人物夏荷 ;4月份出演了范冰冰主演的古装历史剧《武则天》 ;9月份出演古装青春偶像剧《半为苍生半美人》 。
2016年由她参演的电视剧《忍冬艳蔷薇》 和《真命天子》 也即将播出。