刘之冰出生于一个典型的知识分子家庭，其父亲长期致力于文化教育领域的工作。在童年时期，刘之冰便时常跟随父亲前往各地的边防部队参与慰问演出活动，并多次在舞台上通过背诵古典诗词等形式为现场增添文化氛围与欢乐。直至1976年冬季，恰逢黑龙江省艺术学校的歌舞专业面向全省范围公开招收新生，刘之冰凭借自身表现顺利通过考核，成功考入黑龙江省艺术学校，由此正式开启了其系统的艺术学习生涯。
一九七七年下半年，年仅十四岁的刘之冰迎来了其演艺生涯的首部电影作品《傲蕾·一兰》，他在片中饰演了傲蕾·苏木蒂这一角色，这不仅标志着他正式踏入演艺行业，更从根本上改变了他的人生轨迹。一九八二年，刘之冰顺利调入长春电影制片厂剧团，即通常所称的长影剧团，由此获得了更为稳定的专业平台。至一九八八年，他受到李前宽与肖桂云两位导演的邀请，参演了电视剧《血洒故都》，并在剧中诠释了一位坚定的革命家形象；凭借在此剧中的精湛表演，刘之冰于一九八九年荣获金鹰奖优秀男演员提名，获得了业界初步的肯定。同年，他主演的电影《开国大典》正式首映，刘之冰在片中塑造的“毛岸英”一角深入人心，赢得了广大观众的高度认可。值得一提的是，在《开国大典》筹备阶段，导演李前宽偶然发觉刘之冰的容貌与青年时期的毛岸英颇为相像，经过剧组人员仔细比对历史资料后，确认二人确实存在几分神似，于是最终决定邀请他担纲这一重要角色。正因为刘之冰对毛岸英的形象刻画得尤为生动传神，他在后续作品《大决战之淮海战役》中再次受邀出演同一角色，进一步巩固了其在观众心中的形象。一九九三年，刘之冰于电视剧《中国出了个毛泽东》中第三次饰演毛岸英，持续深化了这一历史人物在荧幕上的艺术呈现。
一九九四年，由顾晶执导、刘之冰参演的电影《青铜狂魔》正式公映，他在片中生动塑造了周润兵这一角色，由此进一步奠定了其演艺事业的基础。次年，刘之冰凭借在电影《青铜狂魔》中的出色表现，一举荣获第五届中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会奖以及第十七届长影小百花奖最佳男主角奖，这两项荣誉充分体现了业界对其演技的高度认可。一九九九年，在一部广为流传的革命题材影片《红岩》中，刘之冰饰演了深入人心、家喻户晓的英雄人物成岗，其塑造的形象赢得了观众与评论界的广泛赞誉。二零零一年，刘之冰与导演宁海强再度携手合作，其主演的电影《黄埔军人》成功首映，他在片中挑战诠释了历史人物蒋介石；同年，他与茹萍共同主演的电视剧《仗义执言》也如期播出，收获了良好的反响。二零零五年，刘之冰再次与茹萍搭档，主演了一部聚焦年迈母亲罹患痴呆症后子女如何尽孝的亲情剧《守望幸福》，他在剧中饰演了面临家庭困境的谢天书；同年，他还参演了一部在中央电视台八套热播的都市情感剧《不能没有你》，进一步拓宽了其荧屏形象。在此之后的演艺生涯中，刘之冰持续活跃于影视领域，陆续参演了多部备受关注的作品，例如《雄关漫道》、《井冈山》、《惊天动地》以及《邓子恢》等，不断为观众带来丰富而多样的角色演绎。
二零一一年，演员刘之冰参演的献礼影片《飞天》在背景举行了首映仪式，他在片中成功塑造了第一代航天员张天聪的生动形象，其精湛的表演不仅赢得了观众的广泛认可，也获得了业内的多项荣誉肯定，凭借这一角色他先后荣获第十四届中国电影华表奖优秀男演员奖项，并同时获得了第二十八届中国电影金鸡奖最佳男主角的提名。同年八月，刘之冰投入电视剧《美丽谎言》的拍摄工作，在剧中担纲男主角程刚，通过细腻的演绎展现了角色的复杂内心与成长历程。进入二零一二年五月，由他主演的电影《忠诚与背叛》正式与观众见面，他在片中的出色表现再次获得高度评价，并借此斩获第十五届中国电影华表奖优秀男演员奖以及第九届中美电影节最佳男演员奖两项重要大奖；随后在同年十二月，其主演的电视剧《刘伯承元帅》播出，刘之冰在剧中饰演一生戎马、功勋卓著的军事家刘伯承，他以深入骨髓的刻画赢得了广泛赞誉，并凭借这一角色荣获第二十五届解放军电视金星奖优秀男演员奖。二零一三年三月，刘之冰参与拍摄革命题材电视连续剧《掩不住的阳光》，在剧中饰演革命先烈方志敏，他以严谨的态度和饱满的情感再现了这位历史人物的光辉形象；同年，他还参演了反映中国人民解放军西藏军区副司令员兼总医院院长李素芝及其带领的医疗队先进事迹的电影《一家人》，在片中饰演男一号李素芝，通过真实感人的表演展现了当代军医的奉献精神与崇高品格。二零一四年五月，刘之冰首次担任导演的电影作品《兰辉》登上荧幕，为了更贴近现实并精准演绎角色，他在紧张的拍摄工作之余多次虚心请教当地居民，并专程拜访了兰辉生前的同事与亲友，通过细致的观察和深入的体验，最终成功塑造出一个真实而动人的兰辉形象。
二零一五年，演员刘之冰加盟了亲情题材电视剧《亲娘木兰》的摄制工作；同年八月二十一日，其参演的电影作品《战火中的芭蕾》正式在全国范围内公映。进入九月，刘之冰凭借其在文艺领域的杰出贡献与高尚艺德，被中共中央宣传部、中国文学艺术界联合会等相关单位联合授予“全国中青年德艺双馨文艺工作者”这一重要荣誉称号。时间来到二零一六年七月十一日，由刘之冰出演的电视剧版《致青春》于东方卫视、安徽卫视及北京卫视同步进行全国首播，他在剧中成功塑造了林静的父亲林介州这一角色。同年十二月，他因其在电影文化交流方面的突出表现，荣获了俄罗斯联邦电影家协会颁发的“特殊贡献奖”。此外，在二零一六年十月，刘之冰主演的电视剧《彝海结盟》也与观众见面，他在剧中饰演了军事家刘伯承，其表演获得了观众的广泛认可。二零一八年四月八日，一部在中央电视台综合频道首播的法治主题电视剧《阳光下的法庭》中，刘之冰饰演了角色宁致远，进一步展现了其戏路的宽广。二零一九年，刘之冰继续保持着稳定的艺术输出，参与了多部主旋律影视作品的创作，其中包括《特赦1959》、《决胜时刻》以及《太阳升起的时刻》等作品，这些作品在当年陆续与观众见面。同年十月十五日，其特别出演的青春竞技题材剧集《荣耀乒乓》发布了官方海报，刘之冰在剧中以一位乒乓球人的形象亮相，以此向中国国家乒乓球队致以崇高的敬意。紧接着在十一月六日，他出演的革命历史题材电视剧《掩不住的阳光》在中央电视台电视剧频道黄金时段播出，该剧因高度还原历史而备受赞誉；在作品研讨会上，刘之冰深情表示，能够饰演方志敏烈士的形象是自己多年以来的艺术夙愿。二零二零年九月十七日，刘之冰参演的抗疫主题电视剧《最美逆行者》在中央电视台综合频道播出，他在剧中扮演了关键的“冯医生”一角。同年十二月二十七日，另一部由他出演的重大革命历史题材剧《跨过鸭绿江》于央视一套黄金时间首播，刘之冰在剧中生动演绎了开国上将邓华；值得一提的是，在拍摄前，邓华同志的儿子邓穗曾专门联系到刘之冰，诚挚希望他能担纲饰演父亲这一角色，这无疑是对其演技与形象的极大信任。二零二一年，刘之冰参演的扫黑除恶题材刑侦剧《扫黑风暴》掀起收视热潮，他在剧中饰演中央督导组组长骆山河；为了让人物更加立体丰满，刘之冰与导演在开机前进行了反复的推敲与深入讨论，力求呈现最佳艺术效果，最终使得骆山河这一角色深入人心，给广大观众留下了深刻印象。同年，他还特别出演了电影《雪舞》，该片也已顺利开机投入拍摄。五月十五日，由其友情出演、由中央广播电视总台出品的电视剧《中流击水》正式上线播出。六月二十五日，刘之冰主演的重大革命历史题材电视剧《大决战》在中央电视台综合频道与全国观众见面。十一月十三日，他参与录制的中国首档青少年国学素养教育传承节目《国学传承人》第二季正式定档；同月，由其友情出演的以冰雪运动为主题的电影《零度极限》在第十六届中国长春电影节开幕式上举行了首映礼。
二零二二年三月一日，由刘之冰担纲主演的电视剧《我们好好在一起》于山东卫视正式与观众见面，他在剧中精彩诠释了安国庆这一角色。就在同一个月内，刘之冰参与拍摄的另一部电视剧《特工任务》顺利宣布杀青，剧组随之发布了记录拍摄历程的杀青特辑以及一组充满悬念的“入局版”剧照。五月九日，一部聚焦都市女性话题的职场剧《女士的法则》登陆荧屏，刘之冰在剧中饰演律所主任陈文光，其沉稳专业的表演给观众留下了深刻印象。至七月二十五日，他出演的又一部电视剧《此心安处是吾乡》也完成了全部拍摄工作。同年，刘之冰还有多部作品陆续与观众见面，其中《大考》和《特级英雄黄继光》相继播出，展现了他多样的角色塑造能力。十月，刘之冰受邀参与《永远跟党走 奋进新征程》文艺节目的录制，并倾情表演了《十年之光·红旗渠》节目。十一月十一日，电影《扫黑行动》登陆院线，他在片中饰演了督导组组长这一重要职务。进入二零二三年，刘之冰的演艺活动依然活跃，五月二十九日，他参演的《公诉》在浙江卫视播出。六月二十二日，刘之冰亮相央视特别节目《碧水长歌颂端阳》，与著名演员王学圻同台，深情朗诵了《我是中国人》，获得了广泛好评。十一月十三日，其参演的电视剧《此心安处是吾乡》在央视一套黄金时段首播，并同步于腾讯视频、芒果TV上线；值得一提的是，刘之冰在此剧中一改以往银幕上多年的“伟光正”形象，挑战性地饰演了一位性格复杂的“双面”市长，演技突破令人瞩目。十二月十二日，由他特别出演的电视剧《画眉》播出后，迅速赢得了高收视率与优良口碑，热度持续攀升。同月二十八日，刘之冰主演的抗战题材电影《孤军》也正式在全国影院上映。二零二四年二月八日，刘之冰参演了《2024川渝春节联欢晚会》，并在晚会上表演了节目《长江之歌》。同年三月，他主演的电视剧《江河之上》在央视一套黄金时段隆重开播，引发了追剧热潮。四月二十六日，其参演的电影《八十九分之一的凶手》上映。六月十六日，另一部由其参演的电影《黄埔军人》也与观众见面。八月二十三日，参演的电视剧《走向大西南》在CCTV1开播；九月三十日，参演的电影《危机航线》登陆国庆档期。十一月五日，参演的电视剧《西北岁月》播出。十二月二日，其参演的重大革命题材电视剧《天下同心》播出；而在十一月二十日，另一部参演电视剧《白夜破晓》也已率先播出。时间来到二零二五年，一月二十六日，刘之冰参演的电视剧《无所畏惧之永不放弃》播出。二月十四日情人节，其主演的电影《边海》浪漫上映。七月十二日，参演的电视剧《扫毒风暴》播出。七月十五日，另一部参演电视剧《浴血荣光》播出。七月二十八日，参演的电视剧《利剑·玫瑰》播出。八月二十三日，刘之冰出席了第二十届中国长春电影节开幕式暨长影成立八十周年交响音乐会，并在现场动情讲述了《如初之光》。十二月二十日，他参与的CCTV-6电影频道《中国电影报道》栏目特别策划推出的《光辉——致敬中国电影诞生120周年系列节目》节目正式播出。二零二六年二月，刘之冰更是拓展了其艺术领域，担任了《2026青海广播电视台丙午马年春节文艺晚会》的主持人工作。
一九九五年，为纪念抗日战争胜利五十周年，一部名为《敌后武工队》的电影投入拍摄，正是在这部作品的合作过程中，演员刘之冰与茹萍得以相识。这次合作不仅是一次艺术上的交汇，也为他们日后关系的发展埋下了伏笔。随后，两人又共同参与了另一部作品《一路风雨一世情》的拍摄。在朝夕相处的剧组生活与深入的角色演绎中，彼此间的了解不断加深，默契逐渐滋生，最终因戏结缘，情感自然而然地萌发。到了1998年秋高气爽的季节，刘之冰怀着诚挚的心意向茹萍求婚，得到了肯定的回应。此后，两人各自带着与前一段婚姻所育的孩子，共同组建了一个新的家庭，携手步入了人生的第二次婚姻旅程。这段结合不仅是他们个人情感的归宿，也使得两个家庭融合在一起，开启了充满温暖与责任的新生活。
刘之冰与他的儿子刘思博都选择了演员这一职业，父子二人不仅在生活中有亲密的血缘关系，在事业上也共同投身于表演艺术。值得一提的是，他们曾有幸在同一部影视作品中进行合作，这部让父子俩同台演绎的电视剧正是观众所熟知的《刘伯承元帅》。此次合作不仅展现了他们在艺术道路上的传承与默契，也为观众呈现了一段荧幕上的独特佳话。
二零一五年十二月十六日，她以特邀嘉宾的身份出席了于当日举办的第三届金丹若国际微电影节相关活动。同年十二月二十三日，她又受邀参加了第三十届中国电视剧飞天奖颁奖典礼，并在典礼现场与众多业界同仁进行了交流。
刘之冰以其一身凛然浩荡的浩然正气，在演艺界树立了令人敬重的艺术形象，他先后出演了诸多具有广泛影响力的重量级影视作品及一系列历史与现实中的重要人物角色，其辉煌的演艺履历堪称业内典范。自出道以来，刘之冰多以开朗坦荡、正直率真的经典好男人形象为观众所熟知与喜爱，而他所塑造的多个英雄人物形象，更是凭借其饱满的情感与深刻的诠释，长久地烙印在观众心中。在漫长的艺术道路上，他始终保持着低调谦逊的作风，从不进行任何形式的自我炒作，对待剧本选择极为审慎，坚持只接演那些有深度、有内涵的角色，并以扎实稳健的表演功底认真对待每一场戏。无论是电视剧的小荧屏，还是电影的大银幕，刘之冰凭借三十五载演艺生涯所积累的深厚艺术功力，已然达到了一种挥洒自如、渐入化境的成熟境界。在那无数个默默耕耘的艰辛日夜中，刘之冰始终秉持着对表演艺术的高标准追求，并以不懈的坚持与努力，成功塑造出一个又一个血肉丰满、栩栩如生的经典荧屏形象，为中国影视画廊增添了浓墨重彩的篇章。