在正式参与《流行之王》这档节目的录制之前，刘剑羽长期在上海发展其职业生涯，他的工作经历主要围绕摄影领域展开，曾专注于平面摄影方面的拍摄项目，积累了相当丰富的实践经验。此外，他也曾涉足销售行业，这段经历让他对不同领域的工作节奏与客户沟通有了更为多元的理解。
二零一五年，刘剑羽正式亮相于爱奇艺推出的偶像养成类真人秀节目《流行之王》，在节目进行至第八期时遗憾止步，未能成功入选最终的MR.BIO组合。同年，他与果然娱乐文化有限公司签署合约，并获选担任爱奇艺出品的首部动画作品《灵域》的代言人，该动画改编自同名小说。十二月二日，刘剑羽受邀出席了第十二届年度时尚先生盛典，在红毯上展现了其时尚风采。时间来到二零一六年一月，他参演了由饶雪漫同名小说改编的青春网络剧《秘果》，在剧中饰演青年作家冯三水一角，这也是他个人演艺生涯中的首部影视作品。五月二十日，他出演了由海润影业股份有限公司出品的刑侦题材网络电影《诡案组之魔影杀手》，该片改编自网络小说《诡案组》。八月十九日，其参演的充满魔性色彩的玄幻网络电影《仙班校园2》于爱奇艺平台上线，他在片中化身为八仙传奇人物之一的张果老。二零一七年一月十六日，青春校园网络剧《校花前传之很纯很暧昧》在优酷播出，刘剑羽在剧中饰演了一位家境优渥、出手大方的富二代张滨。同年八月，他加盟青春校园偶像剧《我和两个TA》，饰演性格多愁善感、时常优柔寡断且容易大惊小怪的角色马等等。二零一九年五月二十七日，奇幻网络剧《爵迹·临界天下》登陆爱奇艺，刘剑羽在剧中扮演了地位尊崇的三度王爵“漆拉”。七月十日，其主演的古装武侠喜剧《少年江湖物语》在爱奇艺上线，他饰演了天真烂漫的小师弟顾亦封。二零二零年六月十二日，由刘坦、杨述联合执导的民国传奇网剧《民初奇人传》于爱奇艺播出，刘剑羽在剧中塑造了外表腼腆害羞、实则能力出众的天才少年柯书。二零二一年十月十一日，他出演的青春歌舞喜剧《而你刚好发光》正式与观众见面；同年十二月二日，其主演的国产科幻灾难电影《末日救援》在腾讯视频独家上映。二零二三年十月十二日，他参演的电视剧《烬相思》播出。十一月六日，他特别出演的惊悚悬疑动作片《斗破阴阳宅》在爱奇艺和优酷双平台同步播出。进入二零二四年，三月六日其参演的电视剧《长相勿》播出；三月二十日，其主演的电影《大兽》于腾讯视频播出，他在片中饰演了重要角色王复生。二零二五年一月六日，他参演的网剧《大宋有奇案》播出；一月十二日，另一部其参演的网剧《偷生》也与观众见面；二月二十三日，其出演的短剧[###《秘果》0###]上线。五月十七日，他参演的电视剧[###《秘果》1###]正式开播。六月二十六日，其参演的电影[###《秘果》2###]在网络平台上线。
2016年4月，刘剑羽积极参与了一场专为跑步爱好者所设计的“时尚里约跑”主题活动。该活动的核心目的在于通过富有吸引力的跑步体验，鼓励更广泛的人群加入到日常跑步锻炼的行列之中，从而向全社会传播一种积极健康、充满活力的生活方式与乐观向上的生活态度。同时，此次活动也承载着为即将到来的里约热内卢奥运会助威祝福的特别意义，以奔跑的形式表达对奥运盛会的支持与期待。活动现场气氛热烈，留下了许多精彩生动的影像记录。
刘剑羽的气质中融合了阳光的活力与淡淡的忧郁，时常展露出令人印象深刻的迷人微笑；在《流行之王》这档备受关注的偶像养成类节目中，他凭借极为出众的外形条件以及自身独特的个人魅力，在短时间内便迅速积累了相当可观的人气。在“2015第十二届年度时尚先生盛典”的活动中，刘剑羽通过其时尚穿搭所展现出的整体风格，隐隐透露出一种介于青涩与成熟之间的轻熟男韵味，呈现出别具一格的吸引力。而在《仙班校园2》中，刘剑羽所扮演的张果老形象则带来了极大的视觉反差：他上身仅着一件设计独特的倒三角式肚兜，双臂套着当年颇为流行的超大廓形喇叭袖，下半身搭配了一条层次丰富的蓬松长裙；如此大胆而颇具戏剧性的装扮，与他那张原本帅气又可爱的面庞形成了奇妙的对比，这种强烈的反差感恰到好处地营造出一种既令人惊喜又出乎意料的“反差萌”效果，给观众留下了深刻的印象。