刘媛媛出生在云南省一个传统的苗族家庭，她的童年时光有相当一部分是在新疆度过的，具体居住在乌鲁木齐市的幸福路一带。自幼年起，她就展现出对歌唱与舞蹈的浓厚兴趣，每当家中来访客人，她总会主动献唱几首歌曲，以稚嫩而真诚的表演为聚会增添欢乐。完成高中学业后，刘媛媛在1992年全国高等院校文艺类招生考试中，取得了文化课成绩第一名的优异表现，并凭借此佳绩顺利考入中央民族大学声乐系深造。在大学学习阶段，她深知自己在专业技巧方面存在不足，于是通过持之以恒的刻苦练习与钻研，逐步弥补了专业基础上的差距。1996年自中央民族大学毕业后，刘媛媛正式加入中央民族歌舞团，开始了其职业艺术生涯，并很快成长为团内备受瞩目的独唱演员。她的艺术道路始终与不懈的努力和对音乐的热爱紧密相连，这段成长经历也为她日后在舞台上的绽放奠定了扎实的基础。
1996年，青年歌唱家刘媛媛首次登上中央电视台春节联欢晚会的舞台，由此开启了她在国家级文艺舞台上的演艺生涯。1997年，在香港回归祖国的前夜，她深情演唱了歌曲《闪光吧，香港》，用歌声表达了人们对这一历史时刻的期盼与祝福。1999年10月1日，在盛大的国庆50周年焰火晚会上，刘媛媛作为首位出场歌手，献唱了歌曲《五星红旗》；同年，她凭借这首饱含深情的作品，先后荣获第六届中国艺术节贡献奖以及中央人民广播电台中国流行歌曲榜评委会特别奖两项重要荣誉。进入2000年，刘媛媛的歌曲《五星红旗》获得了中国原创音乐“艺术歌曲大奖”，展现了她在艺术歌曲领域的深厚造诣。2001年，她又凭借作品《祝你好运》摘得中国原创音乐流行榜内地优秀金曲奖。2002年8月，她推出了个人的首张音乐专辑《五星红旗》，标志着其音乐事业进入了一个新阶段。2003年，她再次亮相中央电视台春节联欢晚会，并独唱了歌曲《鲜花陪伴你》。2004年，她的艺术活动更为活跃：2月11日，她在上海大剧院成功举办了“刘媛媛上海独唱音乐会”；同年4月30日，她在海口人民大会堂举办了另一场独唱音乐会，并因其艺术影响力被海南省正式聘为“海南音乐形象大使”。2005年1月，她发行了专辑《五星红旗·我的骄傲刘媛媛上海独唱音乐会》；6月15日，她在云南举办了规模盛大的“刘媛媛故乡情昆明大型演唱会”，回馈家乡观众。2006年中央电视台春节联欢晚会上，刘媛媛演唱了歌曲《映山红》；随后在5月25日，她在福州举办了以“五星红旗海峡情”为主题的专题对台演唱会，促进两岸文化交流。2007年，她演唱的歌曲《感恩》获得了全国精神文明建设“五个一”工程奖，这是对其作品思想性与艺术性的高度肯定。2008年11月，刘媛媛荣获中国女性十大和谐贡献奖；同年12月，她演唱的《五星红旗》成功入选改革开放30年百首经典歌曲名录，成为时代记忆的一部分。2009年9月，她获得中华之魂十大杰出艺术成就奖；10月1日，在人民大会堂举办的国庆60周年焰火晚会上，她与国际影星成龙共同合唱了歌曲《国家》，场面恢宏感人。2010年4月30日，刘媛媛与周华健、毛阿敏联袂，在上海世博会开幕式晚会上演唱了歌曲《相约上海》；5月4日，她荣获中国青年五四奖章，这是对青年一代杰出代表的褒奖。2011年，她的艺术事业持续拓展：4月8日，在人民大会堂举行了歌曲《民生》的发布仪式；5月，她为电影《杨善洲》录制了主题曲《不曾见过你》；6月18日，她参加在首都体育馆举行的中央民族大学60周年校庆晚会，并以校友身份深情演唱了歌曲《国家》。2013年5月，第九届中国国际园林博览会在北京开幕，她应邀演唱了博览会主题歌《天地一幅画》；9月，刘媛媛受邀担任第三届中国亚欧博览会形象大使；同月19日晚，在“梅州月 中华情”2013年中央电视台中秋晚会上，她与歌手徐千雅合作演唱了歌曲《中秋的月亮》；10月，她凭借歌曲《感恩》获得中国广播电视协会颁发的最佳演唱奖。2014年，她推出了聚焦时代主题的中国梦题材作品《我的中国梦》。2017年，她继续推出新作《带我走一路》。特别值得一提的是，2017年7月6日，在德国汉堡G20峰会前夜，于具有百年历史的汉堡莱斯音乐厅，刘媛媛举办了“共享美好世界”个人音乐会。音乐会上，她高唱《五星红旗》、《国家》、《我们是兄弟姐妹》等一首首经典佳作，将中国故事通过音乐传递给世界。此次音乐会还特别从中国第一个脱贫地区井冈山，邀请了一位脱贫少年谢嘉成来到现场，讲述他家庭的脱贫经历。怀揣歌唱家梦想的谢嘉成还与刘媛媛一同演唱了《乘着歌声的翅膀》。此外，曾在杭州G20峰会演出的小女孩徐子琪也来到现场，与刘媛媛共同演唱了德国歌曲《小小少年》，以此表达中国人民对德国人民的美好祝愿。音乐会还邀请了英国巨星罗素·华生，他与刘媛媛携手演唱了《我有一个梦》，成就了一场国际性的音乐对话。2018年，为助力全国扶贫脱贫攻坚战，她宣传并推出了扶贫主题歌曲《都说变了样》。同年，她还推出了一首广受欢迎的广场舞神曲《歌唱新时代》，该歌曲及其MV的网络点击量累计突破10亿次，产生了巨大的社会影响力。2019年，为持续支持脱贫攻坚事业，她再次推出了一系列扶贫题材歌曲，包括《我们一起好》、《最美的约定》、《歌唱新时代》、《幸福新时代》。2020年6月26日，她参加的CCTV-15音乐频道《民歌·中国》栏目“美丽中国唱起来走进山西吕梁”节目播出，她在节目中演唱了歌曲《国家》。2022年1月，她参加了2022年内蒙古广播电视台春节联欢晚会的录制；1月26日，她出席了首届中国乡村振兴春节联欢晚会暨中华雷锋志愿者表彰大会；2月，她参加了《百花迎春》晚会，与邓萃雯等人共同演唱了歌曲《迎春花》；1月30日，她还参加了《虎年福见欢喜就好·2022福建新春欢喜夜》。2022年，刘媛媛被全国妇联授予“全国三八红旗手”这一崇高荣誉称号。同年12月31日，她参加了《启航2023—中央广播电视总台跨年晚会》，与云朵、师鹏合唱了歌曲《把幸福歌唱》。2024年2月10日，她参加了《2024年北京广播电视台春节联欢晚会》，在晚会上与吉娜等人共同表演了歌舞节目《大戏看北京》。2月14日，她参加了《和美乡村新春会》，表演了开场歌舞《天南地北过大年》。9月17日，她参加了《2024年中央广播电视总台中秋晚会》，与李红梅、高瑞璇一同演唱了《海上明月》。9月22日，她参加了《2024年中国农民丰收节晚会》，并演唱了《丰收的歌谣》。12月31日，她参加了《启航2025——中央广播电视总台跨年晚会》，演唱了歌曲《国家》。2025年1月24日，她参加了中央广播电视总台2025年《和美乡村新春会》，表演了《把幸福歌唱》。1月29日，她参加了《2025海南春晚》，与颜敬杰合作演唱了歌曲《国家》。同年12月18日19:45，她参加的《光影绽放·中国电影120周年活力之夜》节目播出，她在节目中演唱了歌曲《亲爱的你啊》。
二零零二年十月，她在南昌成功举办了个人首场演唱会，并同期开展了《五星红旗》专辑的签售义卖活动。此次活动所筹得的全部演出收入及义卖款项，均被她慷慨捐赠予希望工程，用于支持贫困地区的教育事业。二零零五年十一月，她积极参与了主题为“梦想在寒冬盛开 为了流动的花朵”的第一届大型公益募捐活动，不仅亲自捐献了大量书籍，还向全国两百所打工子弟学校赠送了其当时最新的音乐专辑《爱心永远》。二零零七年七月一日，她在北京人民大会堂的万人礼堂隆重举行了“五星红旗高高飘扬”大型公益演唱会，以艺术形式传递爱国情怀与公益精神。二零零八年汶川特大地震发生后，她心系灾区，第一时间向受灾地区捐款十一万元人民币，用于紧急救援与灾后重建。二零一一年十月，她作为领队，率领联合国“补天行动”代表团前往马尔代夫，进行了为期四天的环保艺术交流活动，旨在通过艺术呼吁全球关注环境保护议题。二零一二年，她发起的“刘媛媛公益音乐课”先后走进抚顺雷锋小学、北京芳草地小学、成都苏坡小学、新疆六十六中学等多所中小学，为孩子们带去了生动的音乐启蒙教育。自一九九九年起至今，她已累计资助了二百零五名来自贫困地区的孩子，并在新疆、贵州、甘肃、辽宁、福建、广西、江西、四川、天津等地举办过多场公益演唱会及音乐课。在这些活动之外，她还个人出资为贫困学校捐助文化宫，捐赠包括钢琴、电子琴、鼓、口琴在内的各类乐器，提供大量学习用品，并资助特困学生的学费，从精神关怀到物质支持等多个层面，切实帮助了贫困山区儿童、留守儿童以及孤寡老人等群体。二零一六年，经国务院扶贫办与相关部门共同商定，刘媛媛被正式聘请为全国首位也是唯一一位“中国扶贫宣传形象大使”，以此身份投身于国家脱贫攻坚事业，贡献其力量与影响力。
刘媛媛在艺术界享有“红旗歌手”的美誉，这一称号源于她长期以来专注于演唱歌颂祖国、赞美人民以及描绘美好生活的主题歌曲。在刘媛媛所开设的公益音乐课中，她展现出宽广而厚实的嗓音特质，这一特点被女中音歌唱家关牧村评价为具有鲜明的个人独到之处。从演唱技巧来看，她能够娴熟地运用混合音技术，并且实现了高、中、低音区的和谐统一：其高音部分明亮而富有穿透力，中音区则贴近自然说话的状态，低音区又显得沉稳而舒展。声乐教育家金铁林曾指出，刘媛媛的吐字十分清晰，尤其在情感表达上处理得细腻而准确，使歌曲的感染力得以充分呈现。通过长期接受民族艺术的熏陶与系统的专业训练，加之个人不懈的勤学苦练，刘媛媛成功地将民族唱法、美声唱法与通俗唱法有机融合，进而形成了圆润、柔和且优美的独特演唱风格。正如中宣部文艺局所评价的那样，她的艺术表现与那些单纯模仿他人、缺乏个人艺术个性的歌手形成了鲜明对比，展现出扎实的功底与鲜明的艺术辨识度。