1998年刘希媛参演第一部电视剧《实习生的故事》，饰演辛欣从而进入娱乐圈；同年参演张杨执导电影《洗澡》。1999年刘希媛参演的电视剧《一年又一年》和《九九归一》播出，刘希媛分别饰演丹丹和贞格格。 2000年参演革命题材电视剧《孙中山》，饰演陈慧；2003年参演猗兰霓裳所著的历史类小说改变的同名电视剧《凤求凰》，饰演雨童。 2004年由刘希媛、刘涛、陈紫函等主演的经典古装神话翻拍剧《白蛇传》在中央电视台一套播出，刘希媛饰演女二号连翘；同年参演张庭、徐峥主演的古装喜剧《满汉全席》。 2006年刘希媛、舒畅、李滨等主演的穿越魔幻剧《魔幻手机》播出，刘希媛饰演真诚善良的肖楚楚。2007年主演古装历史剧《越王勾践》和古装神话剧《宝莲灯前传》；2008年主演侦探情感剧《特殊争夺》。 2009年再次和舒畅合作主演电视剧《无量天》，并客串电视剧《江姐》；同年在犯罪悬疑电影《疯狂的玫瑰》中饰演女主角卢娟。 2010年主演家庭商战剧《兄弟车行》；2012年主演家庭温情剧《全家福》；同年主演电影《李可乐寻人记》，饰演毛子女；2014年1月刘希媛主演的《魔幻手机》续集《魔幻手机2傻妞归来》在中央电视台八套播出。 2016年4月，主演电视剧《我是你的百搭》。