2005年，参演历史题材电视剧《大汉天子3》，饰季擒虎。
2007年10月，参演电视剧《防火墙5788》，饰演大雄。
2008年3月，加盟了宁财神自编自导的12集古装剧《龙虎山客栈》，刘冠麟饰杜兴。
2009年7月，加盟张涵予、吕良伟共同主演的新版《水浒传》，饰白日鼠白胜。
2011年1月，在张纪中执导的古装动作戏《菊花醉》中饰哑巴胡茶根。
2012年3月，搭档张丰毅、王姬参演战争剧《国家记忆》，饰海归海枫；5月，加盟鞠觉亮执导的武侠动作剧《马永贞》，与陈国坤饰演一对在贫民窟出身的患难兄弟；6月，与何冰共同主演了反映改革开放带给这代人的悲欢离合的电视剧《亲爱的》，刘冠麟饰六毛。
2013年1月，搭档钟汉良、张晓龙、刘筱筱主演电视剧版《十月围城》，饰小丁；9月，刘冠麟加盟了宁财神打造的古装职场轻喜剧《龙门镖局》，饰厨子蔡八斗。12月19日，刘冠麟受邀出席第四届乐视盛典并获得360搜索新锐演员这一荣誉。
2014年1月，刘冠麟加盟都市题材作品《奇葩一家亲》，饰痴情男；4月，刘冠麟搭档秦海璐、胡兵出演都市时尚情感大戏《妈妈向前冲》，饰阳型男白一飞；5月，刘冠麟加盟了辽宁卫视打造的首档爆笑水果剧《香瓜七兄弟》，饰白玲珑。6月，参演的电视剧《半为苍生半美人》开机，刘冠麟在剧中出演鬼马精灵的胡半仙，他的出场总是伴随着笑声，因此也被称为该剧的俏皮仁医。
2015年，参演电视剧《继父是偶像》，饰演物流公司的快递小哥裴剑锋。
2016年，参演的电视剧《欢喜密探》上线播出。
2017年，参演超级网剧《热血长安》，饰演黄三炮；同年，参演电视剧《萌妃驾到》，饰演柳谨言；同年，参演院线电影《走火枪》，饰演张一毛。同年，拍摄电视剧《心爱的》，饰演齐帅；同年，参演电视剧《夜天子》，饰演徐伯夷。
2020年，参演电视剧《我是余欢水》，饰演吴安同。12月1日，参演的古装历史政治剧《大秦赋》在中央电视台电视剧频道首播，并在腾讯视频、爱奇艺同步播出，在剧中饰演赵国丞相郭开。
2021年2月14日，参演的古装电视剧《赘婿》播出；4月8日，参演的青春励志剧《良辰美景好时光》播出，在剧中饰演导演何珈；8月13日，主演的网络电影《赘婿之吉兴高照》在爱奇艺独播。9月26日，参演的电影《西游记比丘国》播出，饰演孙悟空。
2022年，参演的电影《李茂扮太子》上映。4月8日，特别主演的抗战题材电影《烽火地雷战》播出；4月30日，参演的都市解压轻喜剧《超时空大玩家》播出，在剧中饰演电影导演；5月28日，参演的都市生活剧《警察荣誉》播出。
