香港电影演员、广告模特。赴加拿大温哥华Emily Carr Institute of Art and Design修读产品设计毕业。2004年她从4000多名美少女中脱颖而出，拍摄“中华航空”电视广告。后在演艺界发展，因在电影《阿嫂》中的精湛演技被提名2006年香港电影金像奖最佳新演员。2011年，刘心悠在热播剧《步步惊心》中饰演马尔泰·若兰，受到观众的认可。2012年，刘心悠在与郭富城合作的《百年浮城》中饰演Fion，逐渐迈入一线女演员行列。
2012年，刘心悠与刘庭羽、杨恭如、惠英红合作中国大陆电视剧《唐宫燕》出演孟芙 ；11月，主演电影《天生爱情狂》 。
2013年，刘心悠与谭耀文、穆婷婷联袂出演神话剧《土地公土地婆》的第三单元《美人照镜》，饰演朱慰慈。
2013年9月10日，主演都市青春喜剧电影《4B青年之4楼B座》在中国大陆上映；
2014年，出演《步步惊情》，饰演马伊诺/整容后的蓝兰。7月，主演张家辉首次执导的灵异电影《盂兰神功》。
2016年，主演爆笑爱情喜剧《我的老婆是明星》定于4月8日在内地率先浪漫献映。
2017年，拍摄《宫心计》续集《深宫计》
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