2010年，刘熙阳考入北京电影学院。2011年8月，参加北京市公安局巡特警总队在七里渠驻地组织的大学生实践活动，参加体能训练以及特警基本技能训练。她在学校期间，还在体育课程中选修了网球项目。

2012年9月，参演剧情片《东海霞光》，她在片中饰演自强不息的海岛女兵连连长陈丽蓉，从而进入演艺圈。2013年3月，与刘威、杨紫、张子枫、张一山等合作出演的都市生活剧《老爸回家》开机，她在剧中饰演高贺的发小贺佳。6月，与蔡珩、张又天共同主演古装片《瓷魂》，她在片中饰演以烧瓷为生的白家后人白芷烟。

2014年9月，主演由钱泠泠执导的环保题材电影《归情》，她在片中饰演刚从旅游专业院校毕业的林欣；10月，与文皓程合作主演青春片《网球之恋》。2015年，与李根共同主演微电影《致橡树》，她在片中饰演表演专业的大学生韩心。

2016年4月，参演历史剧《百家姓·起源故事》，在剧中饰演周武王的女儿大姬。之后，与张辉、张一山、杨紫、关晓彤等合作出演爱情文艺片《一纸婚约》，在片中饰演刚毕业的女大学生叶子，她凭借该片获得第十八届大学生原创影片大赛最佳女主角奖、第三届意大利中国电影节最佳女演员奖。

2019年2月，媒体称刘熙阳与北电表演学院院长张辉结婚，两人年龄相差将近30岁。

大学生原创影片大赛

• 2017-05第十八届最佳女主角奖一纸婚约（获奖）

意大利中国电影节

• 2018-10第三届最佳女演员奖一纸婚约（获奖）

北京国际电影节

• 2017-05原创单元最佳女主角奖一纸婚约（提名）

在电影《一纸婚约》中，刘熙阳清新亮丽的外形条件为其饰演的女大学生叶子一角增色不少。在一组夏日度假风街拍中，刘熙阳的红唇与边上的白色花朵点缀让整体造型充满时尚感，既热烈俏皮又清新文艺，无论红毯女神范儿还是清新文艺范儿，都能轻松驾驭。在休斯敦国际电影节上，刘熙阳身着晚礼长裙，温婉清新大气自然，笑容甜美不失灵动。在第十八届大学生原创影片大赛颁奖礼现场，刘熙阳一席白色蕾丝碎花连衣裙亮相，清新雅致、脱俗灵动，举手投之间尽显演员的灵气，又不失得体大方。