1980年中學畢業后，劉偉強投身邵氏。第一部參與的電影為劉家良的《十八般武藝》，當一名攝影小工。
1985年正式擔任攝影師，作品有《龍虎風云》和 《旺角卡門》等。
1988年，在王家衛的《旺角卡門》中負責攝影，獲得第8屆香港電影金像獎最佳攝影提名。
1990年開始執導筒，拍攝了第一部擔任導演的電影《朋黨》，邀請到李修賢、張家輝擔任主演。
1992年，劉偉強憑借《五億探長雷洛傳之雷老虎》再次獲得第11屆香港電影金像獎最佳攝影提名。
1994年，劉偉強與王家衛再次合作，制作《重慶森林》，劉偉強憑借此片再次獲得第14屆香港電影金像獎最佳攝影提名。
1995年與文雋，王晶合組“最佳拍檔電影制作公司”，并把漫畫古惑仔改編成一系列“古惑仔”電影。其后劉偉強籌組基本映畫制作公司，拍攝改編自其他漫畫作品的電影，包括及《中華英雄》等。
1996年執導“最佳拍檔”的創業作《古惑仔之人在江湖》，在當時的香港影壇拿下了2111萬港幣的高票房。隨后，又拍攝了《古惑仔之猛龍過江》，用了11天拍完，之后趕做了后期，搶占了當時的春季檔期，順利拿下2249萬港幣的票房。
1996-1998年間，劉偉強和其最佳拍檔公司的編劇文雋相繼推出了6部“古惑仔”影片，這些影片全都根據漫畫家牛佬的流行漫畫改編。他的“古惑仔”影片攝影多為肩抗、搖、移等運動鏡頭，除了暗合古惑仔們青春、狂躁的心理，也對整部影片的節奏有了很好地控制。“古惑仔”電影時期為劉偉強的第一個創作階段。
1998年，劉偉強首次將電腦特技與動漫效果相結合，拍攝了《風云雄霸天下》（1998）（最終取得4153萬港幣的本地票房，成功拿下年度港產片冠軍）、《中華英雄》（1999）等動漫古裝武俠片。在漫畫基礎上進行修剪，刪除了許多支線，把一些復雜的情節進行簡化。動漫特效動作片的創作，為劉偉強電影的第二個階段。
2000年，劉偉強有兩部電影進入了當年香港電影票房的前10名，一部是由劉德華、鄭伊健以及趙薇主演的《決戰紫禁之巔》，另外一部是黎明和張曼玉主演的《一見鐘情》。
2001年，與劉德華、梅艷芳、吳君如等合作了以國標舞為題材的愛情電影《愛君如夢》，票房沖進當年香港影壇票房前10榜單。
2002年，劉偉強自組“基本映畫制作公司”，首部制作的電影便是《無間道》。2002-2004年，劉偉強與麥兆輝執導的無間道三部曲則把劉的事業推向的高峰，同時也由商業路線逐步向文藝路線轉變。
2003年，憑借擔任攝影與導演雙重身份的電影《無間道》獲得第22屆香港電影金像獎的最佳導演獎項，同時，該部影片亦奪得該屆最佳電影獎，影片在內容與形式方面都與著力于創新，如影片不再以暴力動作和江湖義氣為推動力的傳統敘事模式，不再從黑社會與警察對立的表面意義去詮釋，而是以細膩的內心解剖和人性化的故事情節另辟蹊徑。
2005年，劉偉強根據日本漫畫家重野秀一的同名漫畫改編的影片《頭文字D》，邀來周杰倫、余文樂、陳冠希等主演，在香港、內地市場斬獲一億票房 ，與漫畫原著相比，影片更突出了主角藤原拓海那種不屈不撓的精神，同時也細致展示了親情、友情、愛情等情感層面的東西。
2006年，他與韓國影人合作具有濃厚文藝氣息的電影《雛菊》。影片將愛情片與動作片雜交，并以香港類型片中的諸多商業元素進行包裝，如警匪動作場景、營造懸念氛圍等進一步增強了劇情的感染力；此外還使用三條線索并進的方法，用三個人各自的角度來增強了“錯愛”的悲情色彩和主題。
2007年，他憑借電影《傷城》獲得第26屆香港電影金像獎最佳攝影獎，該部影片中，他依然遵循著商業包裝的文藝片路線，影片試圖以“落難公子風塵女、同是天涯淪落人”的經典傳奇模式，來療救都市深處的黯然情傷；同年，劉偉強首次執導好萊塢電影《The Flock》。
2008年，劉偉強接替黃岳泰任香港攝影師學會會長，也成為學會的永遠榮譽會長。2009年1月，劉偉強執導，與劉德華、舒淇等合作的《游龍戲鳳》上映。2010年9月，劉偉強執導動作電影《精武風云》，與甄子丹、黃秋生、舒淇、黃渤等合作。2011年5月，由其執導并與劉燁、舒淇等合作的愛情電影《不再讓你孤單》上映。
2012年12月，劉偉強執導首部熱血青春型古裝武俠3D電影，與黃曉明、阮經天、余文樂等合作的《血滴子》上映。2014年，劉偉強執導犯罪電影《青龍復仇》，由曾于2007年憑借《無間風云》（改編自《無間道》）奪得奧斯卡“最佳導演”的馬丁·斯科塞斯擔任監制，10月于北美公映。2015年，由王晶執導、劉偉強擔任監制的《澳門風云2》于春節賀歲檔上映，上映第五天票房已超過三億。2017年，執導武俠魔幻新片《武林怪獸》；同年，其指導歷史電影《建軍大業》上映。
2018年12月，其執導電影《武林怪獸》正式上映；12月，獲得第1屆紹興·柯橋新銳電影節亞洲最具影響力導演獎。2019年9月，其執導劇情傳記片《中國機長》上映，該片上映第16天，票房突破25億，進入華語電影票房前十，并憑借該片獲得第11屆澳門國際電影節最佳導演獎；憑借該片獲得第35屆大眾電影百花獎最佳導演提名。
2020年10月1日，執導的電影《中國·醫生》開機，12月23日，官宣殺青。
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