2006年9月7日，劉詩(shī)詩(shī)出演了平江鎖金導(dǎo)演的另一部作品《飛花如蝶》，并在劇中飾演棋兒；隨后，她還參演了古裝劇《少年楊家將》，劉詩(shī)詩(shī)在劇中飾演民間醫(yī)女、楊家四媳婦羅氏女；10月，其主演的愛(ài)情懸疑劇《月影風(fēng)荷》播出，她在劇中飾演了單純天真、身世坎坷的女主角葉風(fēng)荷，出于劇情的需要，該劇總導(dǎo)演平江鎖金還為劉詩(shī)詩(shī)加了芭蕾舞《天鵝湖》選段；同年，她還參演了兩部數(shù)字電影《陸小鳳傳奇之大金鵬王》和《陸小鳳傳奇之決戰(zhàn)前后》，并在片中飾演峨眉三英四秀之一孫秀青。
2007年元旦前后，大學(xué)畢業(yè)半年的劉詩(shī)詩(shī)通過(guò)參演唐人公司的系列電視劇，被上海唐人電影制作有限公司的總裁蔡藝儂看中，劉詩(shī)詩(shī)簽約了唐人電影公司。同時(shí)，也使得非表演系科班出身的劉詩(shī)詩(shī)逐漸積累起了大量的表演經(jīng)驗(yàn)，正式由一名舞者轉(zhuǎn)行成為一個(gè)職業(yè)演員；7月17日，劉詩(shī)詩(shī)與眾多藝人共同主演了古裝玄幻愛(ài)情劇《聊齋奇女子》，并在第二單元《辛十四娘》中飾演心地善良、行善積德以修道成仙為志的女主角辛十四娘，該劇播出后打破了四川衛(wèi)視年度收視紀(jì)錄。
2009年2月2日，與胡歌、林依晨、袁弘合作出演的古裝武俠劇《射雕英雄傳》上星播出，她在劇中飾演了個(gè)性堅(jiān)強(qiáng)的穆念慈。
2010年1月25日，由劉詩(shī)詩(shī)出演的古裝神話劇《白蛇后傳》播出，而她則在劇中飾演了才貌雙絕的畫(huà)中仙尹雙雙；2月14日，與胡歌、霍建華、楊冪等聯(lián)袂主演的仙俠劇《仙劍奇?zhèn)b傳三》上星播出，而她則在劇中飾演具有雙重性格的龍葵，一個(gè)是溫柔文雅的藍(lán)葵和另一個(gè)是刁蠻潑辣的紅葵，該劇在播出后則以平均收視率百分之1.245的成績(jī)?nèi)〉萌珖?guó)同時(shí)段電視劇收視第一，劉詩(shī)詩(shī)個(gè)人也因此獲得了更多關(guān)注；7月12日，其參演的古裝武俠劇《倚天屠龍記》上星播出，她在劇中飾演了楊過(guò)與小龍女的后人黃衫女子；8月14日，她參演的女性情感勵(lì)志劇《天涯織女》首播，其在劇中飾演清新可人、甜美的刁蠻公主趙嘉儀。
2011年1月1日，與霍建華聯(lián)袂主演的古裝武俠劇《怪俠一枝梅》上星播出，她在劇中飾演了個(gè)性爽朗、酷帥傲氣的燕三娘，該劇播出后各大視頻網(wǎng)站點(diǎn)擊率排名第一；9月10日，劉詩(shī)詩(shī)領(lǐng)銜主演的古裝宮廷劇《步步驚心》在湖南衛(wèi)視首播，她在劇中飾演了意外回到康熙年間的乾清宮領(lǐng)頭女官馬爾泰·若曦，還首次獻(xiàn)唱電視劇片尾曲《等你的季節(jié)》，該劇在播出期間一直穩(wěn)居全國(guó)同時(shí)段收視率冠軍的位置，同時(shí)也獲得了近3億次的網(wǎng)絡(luò)播放量，劉詩(shī)詩(shī)個(gè)人則憑借該劇獲得第18屆上海電視節(jié)白玉蘭獎(jiǎng)互聯(lián)網(wǎng)觀眾票選最具人氣女演員、華鼎獎(jiǎng)最受媒體歡迎女演員、第6屆騰訊星光大典內(nèi)地年度女演員以及第2屆中國(guó)大學(xué)生電視節(jié)最受喜愛(ài)電視劇女演員等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。
2012年，劉詩(shī)詩(shī)嘗試多方面發(fā)展，將重心轉(zhuǎn)向了大銀幕；3月31日，由她參演的勵(lì)志電影《下一個(gè)奇跡》上映，而其則在片中飾演了單純而又美麗的女孩李佳怡，這是她的首部大熒幕作品 ；7月，劉詩(shī)詩(shī)主演的古裝玄幻仙俠劇《軒轅劍之天之痕》在湖南衛(wèi)視首播，她在劇中飾演了活潑聰明、重情重義的北方撻拔族二公主撻拔玉兒，該劇播出后則以平均收視率百分之1.617，市場(chǎng)份額百分之7.16的成績(jī)?nèi)〉萌珖?guó)同時(shí)段電視劇收視第一，截止8月31日數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，此劇網(wǎng)絡(luò)播放量突破20億，成為史上第9部網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)擊播放總量超過(guò)20億的電視劇，而劉詩(shī)詩(shī)則憑借該劇獲得國(guó)劇盛典年度最具人氣女演員獎(jiǎng)；9月14日，其主演的愛(ài)情電影《傷心童話》全國(guó)公映，她則在片中飾演性格溫和、喜愛(ài)文字的都市白領(lǐng)楊佳；同年，劉詩(shī)詩(shī)還擔(dān)任第九屆金鷹電視藝術(shù)節(jié)的金鷹女神，成為金鷹節(jié)歷史上的第四位金鷹女神。
2013年1月21日，劉詩(shī)詩(shī)在《南都娛樂(lè)周刊》舉辦的新生代四小花旦的評(píng)選活動(dòng)中共同當(dāng)選為新“四小花旦”，而她在評(píng)選中則獲得了70分的最高綜合分；隨后，她在福布斯中國(guó)名人榜中從前一年的第99位升至第57位；6月21日，與文章、李連杰合作主演的動(dòng)作喜劇片《不二神探》全國(guó)公映，劉詩(shī)詩(shī)在片中飾演了善良努力、對(duì)藝術(shù)心懷夢(mèng)想的女演員劉金水，該片上映三天票房便破億，總票房則達(dá)到了近3億人民幣的成績(jī)；7月4日，與黃曉明、吳秀波、林心如合作出演了古裝傳奇劇《精忠岳飛》，并在劇中飾演了楚楚動(dòng)人、溫婉嫻靜的高寵之妻楊氏；8月23日，其主演的文藝電影《回到愛(ài)開(kāi)始的地方》在大陸上映，她在片中飾演了旅游雜志編輯紀(jì)雅清。
2013年1月21日，劉詩(shī)詩(shī)在《南都娛樂(lè)周刊》舉辦的新生代四小花旦的評(píng)選活動(dòng)中共同當(dāng)選為新“四小花旦”，而她在評(píng)選中則獲得了70分的最高綜合分；隨后，她在福布斯中國(guó)名人榜中從前一年的第99位升至第57位；6月21日，與文章、李連杰合作主演的動(dòng)作喜劇片《不二神探》全國(guó)公映，劉詩(shī)詩(shī)在片中飾演了善良努力、對(duì)藝術(shù)心懷夢(mèng)想的女演員劉金水，該片上映三天票房便破億，總票房則達(dá)到了近3億人民幣的成績(jī)；7月4日，與黃曉明、吳秀波、林心如合作出演了古裝傳奇劇《精忠岳飛》，并在劇中飾演了楚楚動(dòng)人、溫婉嫻靜的高寵之妻楊氏；8月23日，其主演的文藝電影《回到愛(ài)開(kāi)始的地方》在大陸上映，她在片中飾演了旅游雜志編輯紀(jì)雅清。
2014年4月22日，繼續(xù)主演步步驚心系列《步步驚情》，而她則在劇中一人分飾兩角，分別飾演了平面設(shè)計(jì)師張曉和驕傲成熟、嫵媚的模特兒藍(lán)蘭，該劇播出后則以平均收視率百分之1.1899，市場(chǎng)份額百分之3.356的成績(jī)?nèi)〉萌珖?guó)同時(shí)段電視劇收視第一；隨后，劉詩(shī)詩(shī)在福布斯中國(guó)名人榜中繼續(xù)保持上升，排名第25位；6月4日，其主演的古裝勵(lì)志喜劇《犀利仁師》上星播出，她在劇中飾演了女漢子路云霏；8月7日，與張震合作主演的浪漫武俠電影《繡春刀》于中國(guó)內(nèi)地上映，她在片中飾演了出淤泥而不染的教坊司姑娘周妙彤，該片首映當(dāng)天便取得了850萬(wàn)的票房；10月1日，其主演的古裝劇《風(fēng)中奇緣》首播，而她則在劇中飾演了灑脫不羈、敢愛(ài)敢恨的大漠狼女莘月；10月2日，由劉詩(shī)詩(shī)領(lǐng)銜主演的懸疑推理愛(ài)情電影《深夜前的五分鐘》于釜山國(guó)際電影節(jié)全球首映，她在片中再次一人分飾兩角，分別飾演了神秘憂郁的專欄作家若藍(lán)和活潑開(kāi)朗的大明星如枚，同時(shí)，她還憑借該片提名第6屆澳門國(guó)際電影節(jié)最佳女主角，該片于2014年10月23日在中國(guó)大陸全面上映，12月27日在日本首映。
2015年5月，劉詩(shī)詩(shī)在福布斯中國(guó)名人榜中排名第30位。
2016年2月13日，由其領(lǐng)銜主演的古裝傳奇勵(lì)志劇《女醫(yī)·明妃傳》首播，劉詩(shī)詩(shī)在劇中飾演了堅(jiān)持用精湛的醫(yī)術(shù)懸壺濟(jì)世的一代知名女國(guó)醫(yī)譚允賢，該劇播出后則以平均收視率百分之2.007，市場(chǎng)份額百分之5.118的成績(jī)?nèi)〉萌珖?guó)同時(shí)段電視劇收視第一，而她則憑借該劇獲得首屆中國(guó)電視劇品質(zhì)盛典年度最具影響力演員；5月10日，都市青春勵(lì)志劇《那年青春我們正好》首播，劉詩(shī)詩(shī)在劇中飾演溫婉秀麗的校園女學(xué)霸劉婷；11月18日，獲得百度娛樂(lè)年度人物獎(jiǎng)；12月底，劉詩(shī)詩(shī)與唐人合約到期，并宣布不再續(xù)約。
2017年2月27日，劉詩(shī)詩(shī)憑借多部作品獲得第2屆中國(guó)電視劇品質(zhì)盛典年度影響力劇星；3月3日，其主演的公安反特電視劇《黎明決戰(zhàn)》首播，她在劇中飾演女特工宋紅菱 ；5月22日，由她主演的現(xiàn)代都市愛(ài)情劇《天使的幸福》首播，劉詩(shī)詩(shī)在劇中飾演了美麗樂(lè)觀、獨(dú)立堅(jiān)強(qiáng)的單親媽媽李曉涵；7月13日，其領(lǐng)銜主演的古裝奇幻權(quán)謀劇《醉玲瓏》在東方衛(wèi)視周播劇場(chǎng)播出，她在劇中飾演巫族圣巫女鳳卿塵；而劉詩(shī)詩(shī)憑借多部作品在這一年的福布斯中國(guó)名人榜中排名則躍居到了第19位；12月22日，她與鄧超、阮經(jīng)天合作出演的犯罪懸疑片《心理罪之城市之光》上映，劉詩(shī)詩(shī)在片中飾演擅長(zhǎng)追蹤蛛絲馬跡、剖析案情的痕跡學(xué)專家米楠，同時(shí)她還首次為電影獻(xiàn)唱片尾主題曲《何者般若》。
2019年4月9日，劉詩(shī)詩(shī)主演的現(xiàn)代都市情感劇《如果可以這樣愛(ài)》在湖南衛(wèi)視播出，她在劇中飾演敢愛(ài)敢恨、離經(jīng)叛道的電臺(tái)主持人白考兒。10月，與朱一龍共同主演的都市青年勵(lì)志劇《親愛(ài)的自己》在上海開(kāi)機(jī)。
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