2009年出生于福建泉州的刘楚恬在进军演艺圈之前，在家乡也颇为有名气。自幼就备受父母的宠爱，可谓是掌上明珠，这样的优越坏境让她形成过人天赋，特别喜欢唱歌跳舞，最喜欢的是模仿电视剧明星，这为她日后参与演戏打下坚实的基础。
2011年两周岁的刘楚恬获得年度明星宝贝的总冠军。
2014年，刘楚恬被跨年代情感剧《爷们儿》导演刘惠宁看中踏入演艺圈，在该剧中饰演李国生的女儿李婷北（北北）一角，自此开启了演艺生涯大门，随后在2月，她参加湖南卫视的《元宵喜乐会》节目录制。3月参加《快乐大本营》节目录制和Rain、何炅、谢娜等明星互动。4月亮相中央电视台脱口秀《嗨！2014》的录制现场搭档“奶爸”郭涛。同年9月，现代都市剧《小爸妈》开放探班，刘楚恬在该剧中饰演莫语恬一角。10月，都市轻喜剧《我爱男保姆》开机，她在该剧中饰演方可一角。12月，刘楚恬参演中国3D武侠动画连续剧《秦时明月》，饰演幼年高月。
2015年，刘楚恬参演古装传奇剧《芈月传》，饰演小芈月一角。7月出演由于正工作室出品的时装偶像剧《云巅之上》饰演小简兮。11月30日《芈月传》开播，刘楚恬也因为小芈月一角而被观众所熟知。
2016年，刘楚恬为电影《我的特工爷爷》演唱推广曲《爷爷的情书》。
2017年，刘楚恬在科幻喜剧电影《喵星人》中饰演吴优优。
2018年，刘楚恬参加2018年中央电视台春节联欢晚会，与周杰伦搭档演出《告白气球》。9月，参加中央电视台综艺频道节目《2018金秋曲艺大联欢》的录制，表演双簧《我的光辉形象》。12月25日，在湖南卫视首播的《知否知否应是绿肥红瘦》中饰演小明兰。
2019年，由刘楚恬演唱的公益单曲《Hello Blue》正式上线。9月20日，由刘楚恬主演的电影《小Q》上映，刘楚恬在其中饰演幼年陈芷乔。
2020年，刘楚恬在电视剧《小舍得》中饰演夏欢欢。
小舍得2020 饰演夏欢欢 导演张晓波 主演宋佳、蒋欣、佟大为、李佳航
知否知否应是绿肥红瘦2018-12-25 饰演小明兰 导演张开宙 主演赵丽颖、冯绍峰
云巅之上2017-02-23 饰演小简兮 导演李文龙、李慧珠、邓伟恩、陈家霖 主演袁姗姗、陈晓
芈月传2015-11-30 饰演小芈月 导演郑晓龙 主演孙俪、刘涛、马苏
秦时明月2015-11-29 饰演高月（幼年） 导演李国立、郑伟文、卫翰滔、何振华 主演陆毅、陈妍希、蒋劲夫
我爱男保姆2015-11-04 饰演方可（可可） 导演张晓波 主演雷佳音、袁姗姗、霍思燕
小爸妈2015-06-25 饰演莫语恬（恬恬） 导演毛小睿 主演任重、高露
爷们儿2014-09-23 饰演李婷北(北北） 导演刘惠宁 主演张嘉译、宋佳、朱锐
小Q2019-09-20 饰演陈芷乔（幼年） 导演罗永昌 主演任达华、杨采妮
喵星人2017-07-14 饰演吴优优 导演陈木胜 主演古天乐、马丽
陆垚知马俐 2016-07-15 饰演小马俐 导演文章 主演宋佳、包贝尔
西游记之孙悟空三打白骨精 2016-02-08 饰演小白骨精 导演郑保瑞 主演巩俐、郭富城、冯绍峰
天将雄师 2015-02-19 饰演书斋小女孩 导演李仁港 主演成龙
小萝莉刘楚恬在网络上的照片配上激萌的表情萌翻网友（人民网评）。
她出演《爷们儿》中李国生的女儿李婷北，年龄不大却演技了得（新华网评）。
她酷似混血儿的小脸上长着一对圆溜溜的大眼睛，水灵灵的皮肤吹弹可破，让人感受到了天真无邪的无限美好（腾讯娱乐评）。
她还能卖萌、能文艺、吹得了清新风、扮得起公主范，在她5岁时就已接拍8支广告、5部影视剧，被誉为“全球最年轻美女”（新华网、凤凰网、中国经济网评）。
2015年刘楚恬在孙俪主演的《芈月传》饰演小芈月走红网络。漂亮又可爱。6岁的她也顺利抢到开播的头筹，顺利凭借《芈月传》让她闻名全国，深得观众们的喜爱，也正是如此让刘楚恬跻身童星之列（新华网、中国经济网评）。
她与一众成人演员对戏也丝毫不怯场（人民网评）。随后她每一次出演不同角色都在巩固地位，赚足了称赞（新华网评）。
