刘晓彤于1990年2月16日出生在吉林省延边朝鲜族自治州敦化市翰章乡新乡村。她自幼成长在一个热爱排球运动的家庭氛围中，家人对排球有着浓厚的兴趣。然而，当时她所在的地区缺乏高水平的专业排球训练队伍，这使得她的发展受到一定限制。尽管如此，少年时期的刘晓彤在排球场上已经展现出令人瞩目的天赋和潜力。在她十二岁那年，北京一所具有悠久排球传统的知名学校——101中学发现了她的才能，并向她抛出了橄榄枝。得益于出色的身体条件与运动能力，刘晓彤在进入新环境后迅速适应，并在训练和比赛中不断进步，很快便脱颖而出，成为同龄选手中的佼佼者。
二零零六年，刘晓彤正式加入北京女排一线队，开启了她的职业排球生涯。二零零九年，凭借在联赛中的稳定表现，她得到了时任中国女排主教练蔡斌的赏识，成功入选国家女排集训队，迈出了国手生涯的第一步。在二零零九至二零一零赛季的全国女排联赛中，由于主力队员薛明和曾春蕾因伤无法出战，刘晓彤临危受命，承担起了球队核心得分手的重任，展现了出色的进攻能力。随后的二零一零至二零一一赛季，在主教练蔡斌的悉心指导下，刘晓彤作为关键球员，帮助北京女排在甲级B组比赛中脱颖而出，成功夺得冠军。进入二零一一至二零一二赛季，她继续以主力身份出战，助力球队最终取得了全国女排联赛第八名的成绩。 到了二零一二至二零一三赛季全国女排联赛，刘晓彤与曾春蕾、薛明、乔婷等主力队员配合默契，共同拼搏，最终帮助北京女排历史性地获得了联赛第四名的佳绩，实现了队伍成绩上的重要突破。二零一四年二月十五日，在二零一三至二零一四赛季中国女排联赛中，她随北京队最终位列第七名。接下来的二零一四至二零一五赛季，北京女排在刘晓彤的参与下取得了联赛第五名，遗憾未能晋级总决赛。随后的二零一五至二零一六以及二零一六至二零一七两个赛季，北京队均以第七名的成绩结束了联赛征程，同样与冠军总决赛失之交臂。 时间来到二零一八至二零一九赛季中国女子排球超级联赛，在决赛第二回合的激烈交锋中，北京汽车女排面对实力强劲的卫冕冠军天津渤海银行队，全队上下团结一心，最终以三比一的比分力克对手。赢得此役后，北京汽车女排在五场三胜制的决赛系列赛中以总比分二比零领先，占据了夺冠的绝对主动权。该场比赛中，北京汽车女排派出的首发阵容包括主攻金烨与刘晓彤，副攻张宇和迪克森，接应鲁尔克，二传丁霞以及自由人王梦洁。而天津渤海银行队的首发则为主攻杜清清、李盈莹，副攻王媛媛、郑益昕，接应杨艺，二传姚迪和自由人刘立雯。 随着赛季的推进，在总决赛第三回合的较量中，北京汽车女排坐镇主场，再次以三比一的比分战胜天津渤海银行队。由此，她们在五场三胜制的决赛中以总比分三比零完胜对手，成功捧起了冠军奖杯，这也是北京女排历史上首次夺得中国女排超级联赛的总冠军。在这场至关重要的夺冠之战中，北京汽车女排全队发挥出色，共有四位选手得分上双，其中接应鲁尔克贡献了全场最高的二十六分，主攻手刘晓彤也稳健地拿下了十九分，为球队的最终胜利奠定了坚实的基础。
二零一七年三月二十九日，中国女排国手刘晓彤以临时转会的形式加盟广东恒大女排俱乐部，她的加入旨在为球队出战关键的升级挑战赛提供助力，并随队共同征战二零一七至二零一八赛季全国女排联赛的资格赛阶段。虽然拥有刘晓彤这样经验丰富的强援坐镇，广东恒大女排在资格赛中的征程却依然充满波折。在一场至关重要的对决中，球队经过五局艰苦的拉锯战，最终以二比三的接近比分惜败于云南女排。而在此前一天的比赛中，她们也以一比三的比分不敌河南女排。至此，广东恒大女排遗憾地遭遇了资格赛阶段的两连败，从而失去了晋级二零一七至二零一八赛季全国女排联赛正赛的资格，这一结果对于球队和期待已久的球迷而言无疑是一个不小的遗憾。
在2017至2018赛季的中国女排超级联赛中，实力强劲的天津渤海银行女排迎来了刘晓彤与李盈莹两位重要球员的加盟。在一场关键对决中，上海光明优倍女排于主场迎战天津渤海银行女排，双方经过五局艰苦卓绝的较量，最终上海队以2比3的比分惜败于天津队。凭借整个赛季的稳定发挥，上海队以总比分3比4的成绩获得了该赛季联赛的亚军。此役中，刘晓彤个人贡献了20分，为天津女排最终夺得中国排球超级联赛冠军起到了重要作用，这也是刘晓彤职业生涯中首次赢得联赛冠军荣誉。随后在2019年5月5日举行的女排亚俱杯决赛中，刘晓彤再次加盟天津女排并随队出战，经过激烈角逐，天津女排以总比分3比1战胜了泰国春武里至尊队，成功捧起了亚俱杯冠军奖杯，进一步展现了球队在亚洲范围内的竞技实力。
二零一三年四月二十八日，中国女排公布了新一届的二十三人大名单，刘晓彤的名字位列其中，并随之参加了国家队的集训。同年，她成功入选由郎平执掌教鞭的中国女排，并在二零一三年国际女排精英赛中，随队以三比零的比分战胜古巴队，夺得赛事冠军。进入二零一四年，中国女排进行了新一轮的组建，刘晓彤再次获得征召，进入国家队大名单。六月三日，她随中国队出征瑞士女排精英赛，最终以二比三惜败于俄罗斯队，取得第四名的成绩。同年，在中国国际女排精英赛北仑站的比赛中，刘晓彤与队友们一同以全胜战绩夺得该站冠军。七月，中国国际女排精英赛移师郴州，刘晓彤随中国队以三比零的比分战胜泰国队，成功卫冕冠军。八月，在世界女排大奖赛的赛场上，中国队取得了两胜三负的战绩，最终排名第五。在该年度世界女排大奖赛总决赛中，刘晓彤获得了担任主力出场的机会，并在赛后的单项技术排名中，于最佳扣球榜上高居首位，同时入选赛事最佳阵容，荣膺该届比赛的最佳主攻手称号。 二零一五年，刘晓彤再度入选中国女排大名单，但并未参与集训。由于杨方旭在世界女排大奖赛埼玉站意外受伤，张常宁改打接应位置导致主攻替补人选不足，刘晓彤因此获得机会参加大奖赛总决赛；中国队最终以两胜三负积七分的成绩位列第四。此后，又因杨方旭伤情未愈、惠若琪在出征前出现心脏不适而无法参加世界杯，中国队在边攻手位置上人员紧缺，刘晓彤得以踏上世界杯的征程。九月六日，在二零一五年女排世界杯决赛中，中国女排对阵东道主日本队，经过四局激烈较量，以三比一战胜对手，夺得本届世界杯冠军。二零一六年，刘晓彤参加了瑞士女排精英赛，并随中国女排夺得冠军，这也是中国女排在该项赛事中第六次捧杯。此后，她又帮助中国女排在二零一六年世界女排大奖赛总决赛中取得第五名的成绩。八月二十一日，在里约奥运会女排决赛中，中国队以三比一击败塞尔维亚队，刘晓彤随队获得奥运会金牌。 二零一七年九月十日，刘晓彤随队夺得二零一七年女排大冠军杯赛冠军。二零一八年八月六日，她入选第十八届亚运会中国体育代表团名单。九月一日，在雅加达亚运会女排决赛中，刘晓彤首发出场，中国女排以三比零完胜泰国队，三局比分分别为二十五比十九、二十五比十七和二十五比十三，中国队以八战全胜的战绩时隔八年再度夺冠，这也是中国女排历史上第八次在亚运会上登顶。同年九月，她随中国女排参加瑞士女排精英赛，最终获得第五名。九月二十四日，刘晓彤入选女排世锦赛中国队十四人名单，出征二零一八年世界女排锦标赛，并最终随队获得季军。二零一九年世界女排联赛中国香港站的较量全部结束后，在收官战对阵劲敌意大利的比赛中，一传体系时有波动的中国女排多次调整阵容，在大比分零比二落后的逆境中顽强坚持，经过五局苦战最终以三比二实现逆转，五局比分分别为十八比二十五、二十二比二十五、二十五比二十三、二十六比二十四和十五比十三。中国队不仅实现世联赛预赛七连胜并在香港站全胜夺冠，也成功终结了对阵意大利六连败的纪录。在第二局十一比十八落后时，中国队通过“二换三”战术派上了姚迪和刘晓彤。同年女排世联赛总决赛小组赛收官日，中国女排以三比一（二十五比十七、二十五比二十二、二十二比二十五、二十五比二十二）力克意大利，迎来总决赛首场胜利，该场比赛中主攻手刘晓彤与刘晏含均贡献了十八分。九月六日，刘晓彤入选女排世界杯中国女排二十五人名单；九月九日，国际排联公布的二零一九女排世界杯中国女排十六人大名单中，她再次入选。九月二十九日，她随主教练郎平指导的中国女排夺得二零一九年女排世界杯冠军。 二零二零年十二月三十日，刘晓彤入选国家女排二零二一年集训运动员名单。二零二一年七月五日，她入选中国女排东京奥运会十二人大名单；同年，她亦入选二零二零年东京奥运会中国体育代表团排球项目运动员名单。二零二一年十一月二十四日，中国女排国手刘晓彤在个人微博发文，正式宣布离开赛场。
在2024年8月18日举行的亚洲东区女排锦标赛决赛中，中国女子排球队迎来了与老对手日本队的关键对决。此役，由前国手刘晓彤以助理教练身份参与临场指挥与战术部署，她凭借丰富的比赛经验为球队提供了重要支持。最终，中国女排的姑娘们发挥出色，以直落三局的显著优势战胜了日本队，成功将本届赛事的冠军奖杯收入囊中。这场胜利不仅展现了中国女排强大的整体实力与昂扬的竞技状态，也标志着队伍在新周期教练团队的带领下取得了又一个重要的阶段性成果。
2020年9月25日，由演员刘晓彤参与演出的电影作品《夺冠》正式登陆中国大陆各大院线，与全国观众见面。这部影片的上映标志着刘晓彤在演艺事业上的又一次重要亮相，也为当年的电影市场增添了一部备受期待的作品。
二零二一年十月二十六日，乒乓球运动员王浩通过其个人社交媒体账号公开发布了一段深情告白，正式向外界宣布他与排球运动员刘晓彤的恋人关系，引发了广大球迷与网友的热烈关注。时隔约七个月，在二零二二年五月二十日这个因谐音“我爱你”而被赋予特殊浪漫意义的日子里，刘晓彤在其社交平台上分享了一组与男友王浩前往民政局领取结婚证的照片，画面中两人手持结婚证书，笑容幸福洋溢。她同时配文写道：“小手一牵，岁岁年年。”这句简洁而温馨的话语，不仅宣告了两人恋情步入婚姻殿堂的新阶段，也向公众传递了他们希望彼此携手、共度漫长岁月的美好愿景。
二零二二年二月，在举世瞩目的第二十四届冬季奥林匹克运动会于北京举办期间，象征着和平、友谊与希望的奥运火炬传递活动如期进行。其中一段传递路线设在了历史底蕴深厚、风景秀丽宜人的北京大运河森林公园。在这具有特殊意义的场地，中国女排的优秀运动员、曾为国家赢得荣誉的刘晓彤荣幸地承担了火炬手的职责。她手持熠熠生辉的“飞扬”火炬，以饱满的精神状态和稳健的步伐，完成了属于她的那段传递旅程，亲身参与了这一全球性体育盛事，并通过火炬传递向世界展现了昂扬向上的精神风貌。
在2014年举行的世界女子排球锦标赛中，刘晓彤凭借其出色的赛场表现，为当时正处于上升阶段的中国女排贡献了重要力量，最终助力球队成功夺得世锦赛亚军荣誉。来到2015年女排世界杯，在中日女排对决的最终关键战役里，刘晓彤连续发起多次强有力的进攻，屡次拿下决定胜负的关键分数，为中国女排夺取世界杯冠军立下了不可忽视的功绩。2016年里约奥运会的中巴女排四分之一淘汰赛进行至白热化阶段时，主教练郎平果断派遣刘晓彤登场，她起到了奇兵般的关键作用，其上场后的表现迅速打乱了巴西女排原有的比赛节奏与部署，从而成为球队最终击败强劲对手、晋级下一轮的重要转折人物。自“铁榔头”郎平的时代之后，北京女排已许久未能向国家队输送一名具有足够影响力的重量级主攻手。而今，来自北京女排的主攻手刘晓彤再次以自身实力延续了这一传统，助力北京女排的梦想。目前，作为北京女排阵中不可或缺的绝对主力，刘晓彤自2013年起便入选由郎平执掌教鞭的中国女排国家队。在竞争异常激烈的主攻手序列中，她依靠自身坚持不懈的努力以及顽强拼搏的体育精神，逐步赢得了主教练郎平的信任与重用，并最终随队夺得奥运冠军，实现了职业生涯的辉煌突破。在比赛中，刘晓彤展现了较高的技术水准，尤其是她的发球环节，能够持续而稳定地给对手的一传体系施加压力，同时她本场比赛的一传保障也表现得相当稳健，因此教练组安排她打满了全场，这充分反映出她在前期训练中所付出的辛勤与努力。展望未来，我们仍期待她在跑动进攻的灵活性以及拦网时机的把握等方面能够继续取得进步与提升。