2007年11月刘恩佑出演首部电视剧《幸福的眼泪》，饰演顾亦航，正式进入娱乐圈。 2008年刘恩佑主演古装历史剧《天地民心》和反映春秋时期动荡乱世的古装历史剧《春秋淹城》分别饰演元白和木墩，其中《天地民心》获得第28届飞天奖长篇电视剧三等奖。 2009年刘恩佑与霍思燕、李晨共同主演都市情感剧《孽缘》，刘恩佑饰演男二号郭浩东；同年出演贾静雯、吴秀波主演的家庭伦理剧《大爱无敌》。 2010年刘恩佑主演民国家庭情感剧《兰花香》，饰演男主角汤家二少爷汤君竹，这也是刘恩佑首次担任男主角。 2011年主演的爱情喜剧电影《婚礼告急》上映，这是刘恩佑第一部电影作品，在片中饰演袁烁。 2012年主演电影《擒爱记》，担任男主角之一的Eric，同年主演的历史戏说剧《穆桂英挂帅》并客串古装言情剧《美人无泪》播出。 2013年由叶璇、刘恩佑、莫小棋等等主演的电视剧《雅典娜女神》 播出，刘恩佑担任男一号纳兰东；7月份联合韩雪主演爱情剧《淑女之家》，担任男主角简东平；11月份刘恩佑、吕一主演的战争剧《尖锋》播出，刘恩佑饰演男一号廖武；同年客串古装历史剧《精忠岳飞》。 2014年，先后接拍了《待嫁老爸》 ，饰演富二代黄凯迪，与王志文、陈好飙戏；战争强情节精品大剧《擒蛇》 ，饰演男一号乔山虎；正能量动作传奇剧《大道天行》 ，饰演男主角高天行，再度联手吕一，奉献精彩之作；同年，出演电视剧《刀光枪影》，在剧中饰演高天行。 2016年，参演由李小璐、贾乃亮、等主演的励志爆笑悬疑民国剧《煮妇神探》，刘恩佑在剧中饰演巡捕房探长张正。 出演国际时尚动作大片《极智追击》 。