2015年,刘剑羽参加由爱奇艺出品的偶像养成类真人秀节目《
流行之王》;在第八期时被淘汰,无缘进入MR.BIO组合。同时,刘剑羽签约果然娱乐文化有限公司,并成为根据同名小说改编、由爱奇艺出品的首部动画片《灵域》的代言人。12月2日,刘剑羽出席第十二届年度时尚先生盛典。
2016年1月,参演根据
饶雪漫同名小说改编的青春网络剧《秘果》,在剧中刘剑羽饰演青年作家冯三水;该剧是刘剑羽个人首部影视作品。5月20日,参演由海润影业股份有限公司出品、根据网络小说《诡案组》为原型改编的刑侦类网络电影《
诡案组之魔影杀手》。8月19日,参演的魔性玄幻网络电影《
仙班校园2》在爱奇艺上线,在片中饰演八仙之一张果老。
2017年1月16日,参演的青春校园网络剧《
校花前传之很纯很暧昧》在优酷上线,在剧中刘剑羽化身为一位出手阔绰的富二代张滨。8月,参演青春校园偶像剧《
我和两个TA》,在剧中刘剑羽饰演马等等,不仅多愁善感优柔寡断,还喜欢大惊小怪。
2019年5月27日,参演的奇幻网络剧《
爵迹·临界天下》在爱奇艺上线,在剧中饰演三度王爵“漆拉”。7月10日,主演的古装武侠喜剧《
少年江湖物语》在爱奇艺上线,刘剑羽在剧中饰演小师弟顾亦封。
2020年6月12日,参演的由刘坦、杨述执导的民国传奇网剧《
民初奇人传》在爱奇艺上线,并在剧中饰演性格腼腆害羞,但能力极强的柯书。
2024年3月6日,参演的电视剧《长相勿》播出;3月20日,主演的电影《
大兽》在腾讯视频播出,饰演王复生。
刘剑羽有着阳光和忧郁并存的体质,拥有迷人的微笑(腾讯娱乐、网易娱乐评);在《流行之王》偶像养成类节目中,凭借出色的外形和特有的魅力迅速累积了不俗人气(新浪娱乐评)。
在《仙班校园2》中,刘剑羽所饰演的张果老,上身一件倒三角肚兜,胳膊上套着今年流行的超大喇叭袖,下半身则是一条蓬蓬长裙;这一身装扮再配上一张帅气可爱的脸庞这股反差萌让人惊喜又意外(网易娱乐评)。