2000年12月31日，担任副导演的剧情电影《
幸福时光》上映，从此开始了演艺生涯。2002年10月24日，担任副导演的武侠电影《
英雄》 上映。2005年2月18日，担任导演和演员的剧情电影《
孔雀》上映。
2006年12月14日，担任副导演的古装动作电影《
满城尽带黄金甲》上映。2009年7月18日，执导的励志剧《
爱有多远》在湖北经济卫视黄金时间播出，该剧改编自池莉创作的小说《
所以》。2012年，执导古装剧《
春秋祭》。
2013年7月5日，执导动作短片《
极速无间》播映，他凭借该片获得
第5届英国万像国际华语电影节最佳导演奖。2014年12月24日，执导的微电影《
回归之旅》上映，他凭借该片获得阳光奖暨九恒·金蔷薇奖金蔷薇新锐导演奖。
2017年1月29日，执导的宫廷权谋剧《
大唐荣耀》在北京卫视、安徽卫视首播，该剧获得第27届浙江电视牡丹奖优秀作品奖、微博电视影响力盛典年度优秀电视剧；2月14日，执导的爱情电影《
合约男女》在中国内地上映，该片讲述了保险公司CEO叶瑾对爱情感到绝望后决定借精生子，快递员肖博意外成为孩子父亲的最终人选，于是二人签订合约，并发展出一段恋情的故事；4月3日，执导的古装剧《
大唐荣耀Ⅱ》在北京卫视、安徽卫视、腾讯视频播出，该剧改编自沧溟水的小说《
大唐后妃传之珍珠传奇》；同年，执导古装神话剧《
封神之天启》。
2021年8月8日，执导的宫廷剧《
与君歌》在湖南卫视首播，并在芒果TV同步播出。2024年1月18日，执导的古装爱情仙侠剧《
祈今朝》在腾讯视频播出，该剧由
许凯、
虞书欣共同主演；8月12日，执导的古装爱情剧《
柳舟记》在腾讯视频播出，该剧获得腾讯金鹅荣誉年度优秀剧集；同年，执导古装爱情剧《
表妹万福》。
在爱情电影《
合约男女》中，刘国楠用一系列单纯明快的色调搭配法国街头充满历史厚重感的深色石砖，调和观众的视觉感受，在较大程度上呈现出一部爱情喜剧的风格色调。作为整部影片“头脑担当”的他虽然是首次挑战爱情喜剧，但在他的导筒下，整个剧组其乐融融、“火花四溅”。不仅在影片中被
金巧巧称赞为“颇有年轻活力、有想法”，也成为
张孝全口中“思路清晰”的导演。刘国楠从动作电影到浪漫爱情之间的自如转换，驾驭多种风格的影片都毫不费力。（1905电影网评）