2013年，还在中戏读大三的刘学义出演了古装剧《上官婉儿》，饰演反一号武则天的侄子武三思，正式出 道。2014年，与左小青、郭晓东合作出演年代情感剧《我们的纯真年代》，饰演男主角涂阳的弟弟涂强 。2015年，与景甜、耿乐合作主演古装剧《大玉儿传奇》，饰演因钟情于大玉儿而与多尔衮产生矛盾的蒙古察哈尔林丹汗之子额哲 。2016年1月，主演由弗拉基米尔·缅绍夫执导的奇幻爱情电影《冰美人》，饰演为寻找失踪的爱人嘎丽娅而四处奔走直至白发苍苍的痴情男子张梦生 。7月，与李易峰、赵丽颖、杨紫合作主演古装玄幻剧《青云志》，饰演足智多谋、城府颇深的青云门第一弟子萧逸才 。8月，与杨紫、秦俊杰合作主演传奇清装剧《龙珠传奇之无间道》，饰演吴应麒一角 。