2004年考入中央戏剧学院人艺本科班。2007年在电视剧《记忆之城》中受杨文军导演特邀,饰演孤傲、痴情、冷艳的日本高级谍报员安惠子一角。2008年毕业分配至北京人民艺术剧院 。
2011年7月参与电视剧《刑警背影》的拍摄,刘丛丹首次饰演女主角祁雪。也因为这部剧签约慈文传媒 。
2012年4月身穿古典白纱裙参加某时装周品牌发布会 。2012年6月14日参演的微电影《微博有鬼之僵尸无间道》上映,在影片中饰演追星族的刘丛丹因清纯外貌走红 。
2013年12月出席“品牌贡献榜·2013中国最具影响力品牌盛典”活动,并与杨烁共同获得“最受媒体关注明星”奖 。2013年4月与黄俊鹏、王丽坤合作主演的电视剧《枪花》,在浙江、云南、重庆、天津等卫视播出,黄俊鹏饰演的桂海清与慈文清纯女星刘丛丹饰演的茜茜,为了两个人的幸福,默契组成“追爱同盟” 。
2014年1月由导演高希希执导,唐国强、刘劲、刘丛丹、侯京健等共同主演的史诗剧《毛泽东》,在湖南卫视和中央一套播出。刘丛丹在剧中饰演“第一夫人”杨开慧。
2016年参演电视剧《狭路》,饰演谭小燕。
2017年参演电视剧《和妈妈一起谈恋爱》,饰演唐果儿。
刘丛丹笑容甜美、健康活力,被称为“氧气美女”。她有着让人如沐春风的气质和外柔内刚的个性,在表演中举手投足间游走知性从容,是美貌与演技并重的知性型氧气美女,与她的合作与相处,让人轻松愉快,是不可多得的实力女星。他在电视剧《毛泽东》中饰演的杨开慧深受观众的喜爱。她清新的个人气质和精湛的演技都将这个人物饰演的入木三分。