二零零四年，刘庭羽与丁梦雨、高露共同主演了一部都市题材电视剧《阳光丽人》，该剧在北京电视台四套进行了首播，她在剧中生动演绎了客务部职员柳清书这一角色；同年，她还与邵峰、岳翎携手合作，出演了武侠剧《天剑群侠》，该剧的播出进一步丰富了她的演艺履历。进入二零零五年，刘庭羽与王茜合作，参演了另一部都市剧《美味关系》，她在剧中扮演了举止得体、性格大方的文瑶；也是在这一年，她与李冰冰、陈坤等知名演员共同出演的武侠剧《长剑相思》正式与观众见面。二零零六年，刘庭羽与吴迪、何中华联袂主演了一部青春题材剧集《非常女生》；同年，她与张家辉、乔振宇合作出演的古装剧《新醉打金枝》于安徽卫视播出，她在剧中成功塑造了心思缜密、颇具城府的角色洛霞。二零零八年，刘庭羽与丁嘉丽、马诗红合作主演的都市剧《特别的爱》播出。二零零九年，她与陈松伶、蒋毅共同主演了都市剧《单亲妈妈》，在剧中她挑战了爱慕虚荣、行事手段不甚光彩的女明星方紫依一角。二零一零年，由刘庭羽主演的悬疑电影《天上掉下个林妹妹》登陆大银幕，她凭借在此片中的出色表现，荣获了第十届长春国际电影节最佳新人奖的肯定；同年，她与董璇、郭晋安合作主演的古装剧《刁蛮娇妻苏小妹》在广东卫视播出，她在剧中饰演了气质清雅、才华横溢，精通琴棋书画的大家闺秀卢彩蝶。
二零一一年，演员刘庭羽的演艺事业迎来了一个多产且收获颇丰的阶段。她与钟欣潼、蒋毅共同主演的神话题材电视剧《女娲传说之灵珠》于当年播出，在剧中她成功塑造了上古大神女娲身边的重要角色——右护法腾蛇，亦被称作魔音。这一角色不仅展现了她的表演潜力，更为她赢得了业界的认可，凭借此剧她荣获了优酷影视盛典颁发的新锐演员奖。此后不久，由她担纲主演的悬疑题材电影《不要和他约会》登陆大银幕，她在片中饰演了关键人物苏真，进一步拓宽了戏路。同年，她还参与了古装大剧《后宫》的演出，该剧在浙江卫视播出，她与安以轩、冯绍峰等演员合作，在剧中诠释了性格温柔善良、形象楚楚动人的柏含香一角，给观众留下了深刻印象。进入十二月，其参演的谍战剧《黑狐》于十二月十七日在四川卫视与观众见面，剧中她与张若昀、李曼搭档，出演了一位英姿飒爽的新四军女军官刘佳颖。 时间来到二零一二年，刘庭羽继续在古装领域深耕。她与甘婷婷、郑嘉颖联袂主演的古装剧《深宫谍影》在湖南卫视播出，此次她挑战了性格强悍、嫉妒心强烈的太子妃角色，展现了其驾驭复杂人物的能力。同年，另一部由她与欧阳震华共同主演的古装剧《天生无才》于福建东南卫视播出，她在剧中扮演了聪慧睿智的美女鞠莹莹，再次证明了其古装扮相与演技的多样性。 二零一三年，刘庭羽的演艺步伐依然稳健。她与刘心悠、李承铉合作，主演了在湖南卫视播出的古装剧《唐宫燕》，剧中她饰演了敦厚善良、气度非凡的孟凡，这一角色充分体现了她塑造正面人物的感染力。需要特别指出的是，在作品《唐宫燕》中，她同样饰演了名为孟凡的角色。进入二零一四年，她的作品类型更为丰富。先是与谭耀文、穆婷婷合作主演的神话剧《土地公土地婆》在深圳卫视播出，她在剧中大胆突破形象，饰演了外表相貌丑陋但内心无比善良的张若水，角色反差极大。随后，她与李威联袂主演的惊悚电影《血彩》上映，她在片中饰演了性格坚强、生活刻苦的女性角色晗玥。同年，她还参演了由杨幂、李易峰等当红演员主演的仙侠剧《古剑奇谭》，该剧在湖南卫视热播，她在剧中化身温和慈爱的太古大神女娲，以其沉稳的演绎为这部作品增添了厚重的一笔。
二零一五年，演员刘庭羽迎来了作品集中播出的一年。她与蒋毅共同担纲主演的武侠题材电视剧《仙侠剑》在中央电视台八套与观众见面，刘庭羽在剧中成功塑造了何玉凤这一角色，其人物性格嫉恶如仇且兼具智慧与勇气，给观众留下了深刻印象。此后不久，她又与安以轩、蒋毅携手，主演了古装剧集《金钗谍影》，并在其中诠释了自幼备受宠爱、因而性格中带有几分骄傲的郡主果馨。在同一年度，刘庭羽还与徐佳联袂主演了抗战背景的电视剧《伏击》，她所饰演的袁玉婷是一位思想单纯、性情温柔善良的地下工作者，展现了角色在特殊年代中的坚韧与奉献。进入十月，其与陈浩民、穆婷婷合作主演的神话故事剧《新济公活佛》登陆湖南卫视，进一步拓宽了她的表演领域。此外，在作品《新济公活佛》中，她饰演了名为庞芷兰的角色。 时间来到二零一六年，刘庭羽继续与陈浩民、穆婷婷搭档，出演了在湖南卫视播出的玄幻剧《天天有喜2之人间有爱》。同年，她也参与了都市题材剧集的演出，在搭档秦海璐、郭晓东共同出演的作品《妈妈向前冲冲冲》里，她生动刻画了为人直率、待人热忱的角色尹蓓蓓。 二零一七年，刘庭羽的演艺活动依然活跃。她与章小军、谭凯合作主演了一部都市剧《暖男记》，在剧中化身为时尚干练的电视台女主播梁馨。随后，她又投身于抗战题材的创作，在何明翰、闫霖飞主演的剧集《铁血荣耀》中，饰演了性格直爽、重情重义、满怀爱国热忱的高怡然一角。同年，她还与张睿、李曼等演员合作，参与了神话剧《封神之天启》的演出。 二零一八年，刘庭羽的戏路延伸至武侠世界，她与佟梦实、毛晓慧等合作，出演了武侠剧《神雕侠侣》。次年，即二零一九年，她参演的古装剧《绝世千金》在爱奇艺视频平台播出。紧接着，她加入了由肖战、王一博等主演的仙侠剧《陈情令》的演出阵容。同年，她还与杨紫、吴亦凡等演员合作，出演了另一部古装剧集《青簪行》。 二零二一年，刘庭羽回归都市题材，与高露、蒋毅共同主演的电视剧《暖阳之下》在央视八套播出，她在剧中饰演了名为涂悦的人物。至二零二三年十一月二十三日，由林清濬执导的奇幻冒险题材电视剧《话神传》在中国台湾地区进行了首播，刘庭羽也在该剧中参与了演出。
二零一一年七月二十五日，演员刘庭羽通过明星书院这一公益平台，委托其将自己与当时身为中国国家足球队队员的郜林共同拥有的一个具有纪念意义的定情抱枕进行公开拍卖。她在此次活动中郑重承诺，拍卖所获得的全部款项将专门用于购置各类图书，后续这些书籍将以捐赠形式送达资源相对匮乏的山区学校，供那里的孩子们阅读使用，旨在为他们的学习和成长提供一份切实的帮助。
刘庭羽以其清新脱俗的独特气质，在表演领域展现出令人印象深刻的多样才华。在《单亲妈妈》中，她成功塑造了方紫依这一角色，将人物内心深处的奸诈算计与外表刻意维持的虚伪形象演绎得入木三分，细腻地呈现了角色复杂矛盾的性格层次。而在《女娲传说之灵珠》中，刘庭羽通过截然不同的造型与表演，进一步证明了她的可塑性：无论是少女情动时温婉含蓄的淑女装扮，还是身为大祭司掌权时庄重典雅的一袭红衣，抑或是最终堕入魔道后妖娆魅惑的形态转变，每一种形象都鲜活立体，给广大观众留下了极为深刻的视觉与情感印象。到了《黑狐》中，她则完全融入历史语境，将那个特殊年代里女性角色所特有的义无反顾的勇气与大气凛然的革命气节展现得淋漓尽致，其充满张力和感染力的表演也获得了该剧导演的专门好评。戏内的刘庭羽善于驾驭各类角色，戏外的她则呈现出另一面：性格清纯开朗，容貌美丽大方，日常总是带着亲切的笑容，散发出一种温暖而真诚的亲和力，这种反差更让她赢得了众多观众的欣赏与喜爱。