2004年，刘诗诗还在北京舞蹈学院上学。有一天，一位同学告诉她《月影风荷》剧组的导演在学校选演员，于是诗诗便和同学一起去凑热闹，没想到被副导演一眼相中，留下了手机号。在见过该剧总导演平江锁金之后，剧组当即决定由刘诗诗出演女主角叶风荷。据说，当时导演为了寻找一个适合扮演叶风荷的演员，跑遍了中戏、北电等很多学校，挑了很多女孩子都达不到要求。然而在校园里遇见了两手插在牛仔裤口袋里，随意走来的刘诗诗，她特有的那种发自自然的纯净、高贵的气质，以及与人交谈时那略带忧郁的眼神、稍稍抬头的姿态与剧中的叶风荷非常相似。于是，尽管当时的刘诗诗毫无表演经验，导演还是打定主意让这个有着独特韵味的女孩子走进了《月影风荷》。不仅如此，导演平江锁金还将她的原名“刘诗施”改为了“刘诗诗”，好记又充满艺术性。之后，更是让诗诗主演了自己的另一部作品《飞花如蝶》。
2007年，刘诗诗签约了上海唐人电影制作有限公司，参演了唐人电影制作出品的一系列电视剧——《少年杨家将》、《聊斋奇女子》、《射雕英雄传》。其中在《聊斋奇女子》中饰演的清丽脱俗、善良飘逸的小狐妖辛十四娘让人为之惊艳，该剧在四川首播，创下全年最高收视记录。而《射雕英雄传》尽管历经波折，但播出时仍然备受关注，刘诗诗成功诠释了穆念慈的温柔、痴情，被誉为“史上最清纯穆念慈”。
