刘诗诗出生于北京市的一个回族家庭，父母都曾是工厂工人，后来母亲因健康原因内退，而父亲则下海经商。刘诗诗从六岁开始学习芭蕾，出尘脱俗，淡雅清纯。刘诗诗因出演《仙剑奇侠传三》中的“龙葵”一角而被观众所熟知。2011年，随着穿越剧《步步惊心》的热播，刘诗诗凭借着“马尔泰·若曦”一角人气飙升，和吴奇隆一同获得最佳荧幕情侣。2012年，刘诗诗主演的电视剧《轩辕剑之天之痕》于7月6日在湖南卫视首播，刘诗诗饰演拓跋玉儿.

刘诗诗和吴奇隆2013年11月13日凌晨两点零六分，吴奇隆发微博承认与刘诗诗的恋情。

2013年12月22日，公开恋情后的刘诗诗和吴奇隆同台现身某颁奖礼。