刘莉莉从小在铁路文工团的大院里长大。经常被奶奶抱在怀里，趴在奶奶的肩上观看大人的排练和演出，所以自幼喜欢跳舞。
17岁时，刘莉莉在妈妈的鼓舞下，考取了当年的66军部队文工团，成了一名专业舞蹈演员。
1989年，相继主演了改编自韩志君长篇小说《命运四重奏》的农村三部曲《篱笆女人和狗》、《辘轳女人和井》、《古船女人和网》。
1994年，主演都市言情剧《莫忘那段情》。
1997年，参演电视剧《小女人》。
1998年，出演单元古装剧《女巡按》。
2000年，主演电视剧《吉隆坡之恋》。
2002年，出演都市伦理剧《秋潮向晚天》。
2004年10月，出演现代剧《还债》。
2005年5月，出演青少年题材影片《网络少年》；6月，主演都市婚姻伦理剧《十月怀胎》。
2007年8月，主演女性励志剧《大国医》；8月17日，出演电视剧《谁懂我的心》；10月，主演电视剧《幸福里九号》；同年，出演亲情剧《大过年》。
2008年6月，主演年代家庭伦理剧《善良背后》；8月，出演怀旧情感电视剧《我们的八十年代》。
2009年2月，参演都市情感剧《媳妇的美好时代》；4月，主演家庭伦理剧《父爱如山》；7月，主演电影《唐山大地震》；7月20日，主演电视剧《风雨沙坡头》；8月，主演家庭情感成长史《说谎的爱人》；同年，主演电视剧《青春期撞上更年期》的第一部。
2010年4月，参演电视剧《钟点工们》；6月，出演电视剧《幸福来敲门》；10月，主演都市情感剧《三十岁,你好》；11月，主演年代悬疑情感戏《百花深处》。
2011年3月，主演生活剧《家产》；5月，出演电视剧《工人大院》；6月，主演惊悚喜剧片《绝对底线》；7月，主演家庭伦理剧《要过好日子》；10月，主演电视剧《AA制生活》。
2012年2月，出演家庭伦理剧《有你才幸福》；4月，主演电视剧《青春期撞上更年期》第二部；5月8日，主演错位亲情伦理剧《左手亲情右手爱》；11月，主演都市轻喜剧《邻居也疯狂》。
2013年1月，出演怀旧情感剧《幸福在哪里》；3月，出演都市家庭情感剧《双独家庭的奢侈品》；12月，出演都市情感励志剧《想明白了再结婚》。
2014年2月，参演都市励志剧《熟男养成记》。
2015年7月，出演都市情感话题剧《小丈夫》；9月，出演都市情感剧《太太万岁》；10月，主演谍战剧《俺爹是卧底》。
2016年12月，主演都市情感剧《亲爱的她们》。
2017年，出演电视剧《亲爱的她们》。
2018年，主演都市剧《北部湾人家》。
2021年2月7日，参演电视剧《小幸福》；7月26日，参演都市爱情剧《你是我的荣耀》；12月11日，主演家庭伦理剧《小敏家》。
2023年1月25日，主演的电视剧《耀眼的你啊》。
《耀眼的你啊》
《小敏家》
《你是我的荣耀》
《新一年又一年》
《幸福里的故事》
《爱之初》
《小幸福》
《北部湾人家》
《你这么爱我，我可要当真了》
《亲爱的她们》
《俺爹是卧底》
《太太万岁》
《小丈夫》
《猎人》
《想明白了再结婚》
《熟男养成记》
《钟点工们》
《二胎》
《左手亲情右手爱》
《幸福在哪里》
《对不起爱上你》
《邻居也疯狂》
《独生子》
《三十岁,你好》
《工人大院》
《青春期撞上更年期2》
《三十岁，你好》
《有你才幸福》
《婆婆也是妈》
《AA制生活》
《一日夫妻百日恩》
《百花深处》
《要过好日子》
《家产》
《风雨沙坡头》
《幸福来敲门》
《毕业时刻》
《青春期撞上更年期》
《养父》
《说谎的爱人》
《父爱如山》
《合适婚姻》
《和空姐一起的日子》
《中国家庭》
《媳妇的美好时代》
《中国家庭》
《大国医》
《我们的八十年代》
《派出所的故事》
《善良背后》
《谁懂我的心》
《大过年》
《八兄弟》
《幸福里九号》
《大声呼喊你回来》
《走出监狱的女人》
《十月怀胎》
《家有九凤》
《重症病房》
《中国式结婚》
《莫让情两难》
《还债》
《守望爱情》
《冰器》
《有泪尽情流》
《浪漫的事》
《新过把瘾》
《秋潮向晚天》
《现代诱惑》
《全家福》
《笑傲江湖》
《吉隆坡之恋》
《奇情追踪》
《一年又一年》
《女巡按》
《新女巡按》
《小女人》
《家有考生》
《小子命大》
《古船·女人和网》
《辘轳·女人和井》
《篱笆·女人和狗》
《天池山血泪》
《瞧，这些大男大女们》
《滚蛋吧！肿瘤君》
《疯狂的》
《母亲》
《绝对底线》
《唐山大地震》
《网络少年》
《操心家长》
《莫忘那段情》
《球迷心窍》
1991年《过滤嘴》
1998年《咱们的居委会》
1998年《居委会的故事》
2010年，获得第四届演艺界十大孝子之一。获奖
2012年，获得华鼎奖老百姓最喜爱十佳电视明星。《AA制生活》
2012年，获得江苏电视剧颁奖礼最具人气奖。《青春期撞上更年期》
2013年，获得土豆映像节最佳女主角。微电影《母亲》
2018年，获得国剧盛典年度榜样女演员。
在《邻居也疯狂》中，刘莉莉张弛有度的表演功力将人物外在的坚强和内心的柔弱展现得淋漓尽致；她在拍摄《唐山大地震》中，把母亲身上特有的坚韧品质演绎得淋漓尽致。（腾讯网评）
在《母亲》中，刘莉莉把人物的精神状态，复杂内心感情被她很好地表现了出来。（大众网评）
在《俺爹是卧底》中，刘莉莉从眼神到语气，都将这位“英雄老太”的形象塑造的淋漓尽致。（新浪娱乐评）
