2002年，在结束了五年的中专学习后，年仅15岁的刘诗诗凭借自身扎实的芭蕾基础顺利考入北京舞蹈学院芭蕾舞系 。由于身体条件所限，她逐渐放弃了最初成为芭蕾舞者的梦想，打算在毕业后成为一名芭蕾舞老师[17-19] 。
2004年10月，本打算做芭蕾舞老师的刘诗诗在北京舞蹈学院读大三，《月影风荷》剧组到学校挑演员，原本只是去面试现场看热闹的她被意外选中，由此接拍了人生的第一部影视作品，从而开始了自己的演艺之路。而为了好听和便于记忆，导演平江锁金还特意将她的艺名取为“刘诗诗” 。
刘诗诗出生于北京市宣武区（已并入西城区）的一个回族家庭，祖父是西河大鼓演员刘田利，父母都曾是工厂工人，后母亲因健康原因内退，而父亲则下海经商 。
2011年，刘诗诗与吴奇隆在拍摄电视剧《步步惊心》时因戏生情 。
2013年11月13日，吴奇隆在微博上首先发布微博承认与刘诗诗的恋情，随后，刘诗诗也在微博上做出了回应，承认恋情 。2015年1月20日，刘诗诗与吴奇隆登记结婚 。2016年3月20日，刘诗诗与吴奇隆在巴厘岛举办婚礼 。2018年12月20日，吴奇隆宣布刘诗诗怀孕喜讯，刘诗诗随后转发回应“期待” 。
2019年4月29日，吴奇隆公布刘诗诗生子喜讯，刘诗诗随后转发并写道“小朋友超级可爱的” 。
2011年4月21日，刘诗诗受邀成为“爱心包裹网络大使”暨“百度贴吧爱心大使” 。
包文小学于2011年向香港“苗圃行动——中国教育助学计划”申请重建校舍经费资助，2012年，该项目得到演员刘诗诗50余万的捐款，包文小学因此得以重建，并更名为包文诗舞苗圃希望小学 。
2012年9月，刘诗诗作为慈善项目“3PEOPLE”的形象大使，为活动拍摄了“白色微笑”大片 ；10月14日“莎莎妇女银袋日”活动在香港举办，刘诗诗受邀出席活动并担任该届活动形象大使 。
2013年3月11日，第三届全国大学生绿植领养活动正式起航，刘诗诗出任“绿植领养公益代言人”[116-117] ；7月2日（韩国首尔当地时间）韩国观光公社任命刘诗诗为该社的宣传大使；8日，刘诗诗被韩国旅游公社任命为名誉宣传大使，并现场接受韩国观光公社授予的名誉宣传大使证书 。
2014年8月6日，通过壹基金捐助20万元支持云南鲁甸地震的紧急救援和灾后重建工作。
2016年6月22日，手绘呆萌小狮子爱心包助力嫣然天使基金 ；9月9日，参加芭莎明星慈善夜 。
2017年8月14日，刘诗诗与丈夫吴奇隆加入响应行动并向四川地震灾区捐款80万元人民币用于救灾救援和灾后重建等工作。
2021年7月1日，电影《1921》主创回到中共一大会址，现场演唱歌曲《没有共产党就没有新中国》，共同庆祝党的百年华诞。
2021年7月21日，因郑州暴雨，刘诗诗与吴奇隆向郑州市红十字会捐款100万元。
刘诗诗她的气质外形也比较特别，腹中有诗书，举止得体有大将之风，锋芒暗藏，蓄势待发，她看得见自己的道路。她的出现填补了一种影视角色的空白，也迎合了时下的流行需求，同时她代表了一种新的造星模式（网易网评）。
刘诗诗在其演艺生涯中不断突破自我，出演了多部影视作品，赢得了业界的嘉奖与公众的肯定。从小研习芭蕾舞蹈的她不仅拥有真挚优雅的外在风格，还饱含内敛进取的温婉气度，完美彰显了都市女性的时尚风采（凤凰网评 ）。
