2002年，制片人游建鸣无意中看见刘亦菲担任形象代言的广告，后选中其出演《金粉世家》中白秀珠一角，刘亦菲因此接触表演进入演艺圈 。

6月18日，刘亦菲正式进组拍摄电视剧《金粉世家》 ；同年，刘亦菲参加了《天龙八部》剧组的试镜，经过试戏她最终被选定出演神仙姐姐王语嫣一角 ；9月16日，刘亦菲正式进组拍摄该剧 。

2003年3月20日，刘亦菲与李大为导演合作的民国爱情剧《金粉世家》在央视八套黄金档首播，她在剧中饰演了敢爱敢恨、出身优越的富家小姐白秀珠一角 。

该剧播出后平均收视率达7.68%，并连续两年获得央视收视冠军 ]；12月11日，其主演的古装武侠剧《天龙八部》首播，刘亦菲在剧中饰演了清艳唯美、文静而有才学的绝世美人王语嫣一角而被称为“神仙姐姐”，并因此剧崭露头角 。

而这也是刘亦菲首演古装剧，她便凭借在该剧中的表演提名第1届电视剧风云盛典古装剧最佳女演员 。之后该剧登陆台湾中视播出，收视率达5.69%，取得了台湾同时段收视第一的成绩 。

2004年6月，刘亦菲开始参与电视剧《神雕侠侣》剧组的试镜 ；7月16日，刘亦菲与陈柏霖合作主演的青春爱情电影《五月之恋》上映，这是刘亦菲首部电影作品，她在片中饰演了性格开朗活泼又豪爽的京剧团学生赵瑄，而这也是她首次尝试现代装造型 。

同年10月11日，刘亦菲正式确定出演小龙女一角，并进组拍摄 ；11月30日，其主演的青春爱情电影《恋爱大赢家》上映，刘亦菲在片中饰演了活泼靓丽、精灵古怪的纯情少女金巧莉 。

2005年1月24日，根据同名游戏改编的古装仙侠剧《仙剑奇侠传》首播，刘亦菲在剧中饰演的南诏国公主赵灵儿天真无邪、善解人意，同时又身负拯救苍生的使命 ，并因该角色获得了高人气与关注度 ，她还凭借在该剧中的表现提名第2届电视剧风云盛典最佳女主角 及内地最受欢迎女演员 ；同年6月，正式签约日本索尼音乐娱乐公司，此外，刘亦菲还接受了声乐和舞蹈训练 。

2006年3月17日，与黄晓明领衔主演的古装武侠剧《神雕侠侣》首播，该剧播出后收获了不俗的收视成绩和口碑 ，并在2006年1至9月关于电视剧的调查数据中以45次的播出率排名第一位 。

之后登陆香港播出，并创下tVb剧集收视排行榜季军；刘亦菲则在剧中饰演了清丽脱俗、容颜倾世且不食人间烟火的小龙女一角；7月1日，发行首张日语Ep《真夜中のドア》（中文名《深夜之门》），其中同名单曲亦成为日本动画片《飞天小女警Z》的片尾曲。