2009年，主演电影《80'后》，在影片中饰演女主角沈星辰而被观众熟知。2011年11月，参演
张柏芝、任贤齐主演的古装电影《
杨门女将之军令如山》，在片中饰演杨九妹。次年，凭借电影《
80后》入围第十四届中国电影优秀新人女演员奖。2012年8月，主演电影《
平壤之约》，在片中饰演中国青年舞蹈家王晓楠。同年，担任2012朝鲜电影周形象大使。2013年，主演
高力强执导的剧情电影《
弹无虚发之深藏不露》。
2014年4月，与
贺刚合作主演爱情电影《
再爱一次好不好》，在片中饰演甄珍。2015年5月，出演
黄祖权等人执导的剧情电影《聊斋新编》，在第一单元《陆判》中饰演长乐坊大小姐朱景兰。同年12月，主演改编自
张小娴的知名小说《面包树上的女人》的同名电视剧，在剧中饰演饰演来自小城市为了摆脱贫穷的命运而奋斗的女孩光蕙。次年，参演
历史剧《
东方战场》，在剧中饰演宋霭龄。
1992年，出演犯罪电影《
越狱女囚》，在片中饰演沈静。1998年，参演电影《
零点行动》。2002年，参演石建都执导的喜剧电影《
同喜同喜》。2006年，出演剧情电视剧《月牙儿与阳光》。2008年，出演电视剧《原谅》，在剧中饰演
李蓉一角。同年，出演电视剧《
李小龙传奇》，在剧中饰演木村武之。
2009年，主演电影《80'后》又名《天长地久》，在片中饰演女主角沈星辰。毕业于中戏表演系的刘冬凭借清纯的气质被导演
李芳芳看重，并在众多演员中脱颖而出。该片于10月19日在
东京国际电影节首映后，获得了京东电影节选片部总监矢田部吉彦的肯定，更赢得了好几家
日本制作公司的关注，纷纷向刘冬抛来橄榄枝，邀请她合作新片。
2011年5月，主演的影片《80'后》作为法国戛纳电影节中国电影周活动的闭幕影片并获得2010年第13届
上海国际电影节传媒大奖——媒体关注影片奖。同年11月，参演
张柏芝、
任贤齐主演的古装电影《 杨门女将之军令如山》，在片中饰演杨九妹。次年，凭借电影《80'后》入围第十四届中国电影优秀新人女演员奖。
2012年8月，主演电影《平壤之约》，在片中饰演中国青年舞蹈家王晓楠，该片提名第十五届上海国际电影节电影频道传媒大奖最佳影片。同年，担任2012朝鲜电影周形象大使。
2015年5月，出演
黄祖权等人执导的剧情电影《
聊斋新编》。同年12月，刘冬主演改编自
张小娴的知名小说《
长在面包树上的女人》的同名电视剧，在剧中饰演饰演来自小城市为了摆脱贫穷的命运而奋斗的女孩光蕙。次年，参演
历史剧《
东方战场》，在剧中饰演
宋霭龄。
在《长在面包树上的女人》里，刘冬不着痕迹的表演，演活了张小娴笔下女性的淡雅与纠结。摆脱贫穷的命运而奋斗的坚强女孩，再一次诉说了80后一代人面临面包与爱情的艰难选择。剧中的刘冬一如古时文人笔下不食人间烟火的灰姑娘，迷茫与无助、奋斗而不屈。这就是刘冬对沈光蕙的理解，用最真实的表达倾诉80后的心声。刘冬将沈光蕙坚韧、温婉的性格拿捏十分到位。（热人民网评）
刘冬主演的《天长地久》在
东京国际电影节首映时就成为了一颗巨大的催泪弹，刘冬在剧中坚韧、执著的性格，以及纯洁而坚韧的爱情观深深的打动了观众和评委。（搜狐娱乐评）