刘丹出生于黑龙江省哈尔滨市,在河南省洛阳市度过了自己的少女时代。12岁时,开始学芭蕾。17岁时,参军成为文艺战士。由于从小就喜欢看电影、听别人说故事,刘丹立定志向要当一个演员,后到艺术学院和中央戏剧学院就读。刘丹与李亚鹏不仅是同学,而且还是有着十年友谊的好朋友。
1993年,出演个人首部电视剧《火把寨》,从而正式进入演艺圈。
1994年,参演陈剑飞、沈慧芬、夏菁主演的清装剧《牛子厚与富连成》,在剧中饰演二姑娘的妹妹五姑娘;同年,她还出演了电视剧《太阳女人》。
1995年,出演李保田、张国立、王刚、邓婕主演的清装剧《宰相刘罗锅》,在剧中饰演清河县民女秀清;随后,参演马景涛、夏文汐、陈红、郭晋安主演的古装武侠剧《新龙门客栈》,在剧中饰演来无影去无踪、神秘兮兮的蒙面女飞贼“金燕子”小青;同年,她还出演了个人首部电影《与你同住》;此外,她还参演了抗战剧《太行山突围》。
1996年,与刘威、王大治联袂主演电视剧《黄土魂》,在剧中饰演勤劳质朴的女主角秋叶。
1997年,与胡亚捷、巫刚合作主演都市情感剧《今秋情正浓》;同年,与薄绍桢、王璐瑶、张大礼合作主演情景喜剧《留美房客》,在剧中饰演年轻貌美的安琪;此外,她还主演了爱情电影《冬日爱情》,在片中饰演女主角刘嘉英。
1998年,从几千个女演员中脱颖而出,获得了出演清装宫廷剧《还珠格格第二部》的机会,其在剧中饰演的含香(香妃)有着水灵的大眼、充满异域风情的美貌以及温婉的笑容,她能歌善舞且敢爱敢恨,天生自带异香的她能吸引数千里外的蝴蝶;《还珠格格第二部》打破了第一部的收视率,全国平均收视率突破了54%,最高点突破65%,并因此创下了中国电视剧的收视纪录,该剧创造出收视率中国第一、亚洲第一、重播率最高等多项纪录,并被湖南卫视作为保留剧目,在之后数年间的春节、暑期等档期反复重播,而《还珠格格》在整个亚洲的高收视则让刘丹在华人圈和东南亚受到颇多关注;同年,出演李志奇、李志希、俞小凡主演的奇幻剧《桃花渡之恋》;与此同时,担任了高枫《永远记住你》MV的女主角;此外,她还参演了杨洁执导的古装神话剧《西游记续集》,在剧中饰演西海龙王敖闰的女儿西海龙女。
1999年,与张卫健,顾宝明共同出演的民国剧《聊斋怪谈之打鬼救夫》播出,在剧中饰演金三少奶奶艳红;同年,与朱宏嘉、巫刚联袂主演都市爱情电影《情人假日酒店》,在片中饰演与乔岐相恋的女主角吴思渺,该片是刘丹生前的最后一部影视作品,于2000年2月20日上映,她则凭借该片获得第22届小百花奖优秀女演员特别奖、入围第23届大众电影百花奖最佳女主角奖;同年,她还参加了广东卫视综艺节目《开心无限》。
2000年,其生前参加的北京电视台“新千年之春——中外影视明星共贺千年庆典晚会”播出,她与李亚鹏等6位艺人一起演唱了歌曲《梦想》。
桃花渡之恋1998饰演二姨太导演李力安主演李志奇、李志希、俞小凡
还珠格格第二部1998饰演含香导演孙树培、李平主演赵薇、林心如、牟凤彬
西游记续集1998饰演龙女导演杨洁主演六小龄童
聊斋怪谈之打鬼救夫1998饰演艳红导演刘立立主演张卫健、顾宝明
留美房客1997饰演安琪导演杨超主演王璐瑶、张大礼
今秋情正浓1997饰演林梅主演胡亚捷、巫刚
黄土魂1996饰演秋叶导演郭林主演刘威
新龙门客栈1995饰演金燕子/小青导演李惠民、赖水清、姜明海主演马景涛、李立群、陈红
宰相刘罗锅1995饰演秀清导演张子恩、韩刚主演李保田、王刚、张国立
红墙1995饰演苏珊主演姜武
哥哥们的青春往事1995主演吴若甫
太行山突围1995饰演瑞琴导演李妮主演陆剑民、祁艳
牛子厚与富连成1994饰演五姑娘导演姚守岗主演陈剑飞、沈慧芬、夏菁
太阳女人1994饰演邬霞
情人假日酒店1999饰演吴思缈导演王学新主演朱宏嘉、巫刚
冬日爱情1997饰演刘嘉英导演阿年主演黄燎原、郭虹、华明伟
与你同住1995主演剧雪、马羚、张光北、周国宾
2000 第23届大众电影百花奖最佳女主角奖 情人假日酒店 (提名)
2000 第22届小百花奖优秀女演员特别奖 情人假日酒店 (获奖)
刘丹是个外形姣好又有扎实表演功底的演员。在《新龙门客栈》、《牛子厚与富连城》等影视作品中,将各种角色、人物性格发挥得淋漓尽致。在电视剧《还珠格格第二部》中,刘丹脱俗又充满异域风情的美貌让不少人惊豔,她凭着天生的美丽、深厚的舞蹈功底和自己的勤奋演活了忠贞不渝的“香妃”。刘丹打动人的除了美丽,还有恬静自然、清丽脱俗,如春风拂面,芳香宜人(东方网、东森新闻云、新浪评)。
刘丹是个很不错的女孩子,不但人品好,演技也不错,还充满了灵气。刘丹拥有一双目光清澈的大眼睛,她很活泼,对人挺和善,人品特别好。她拍戏有灵气、有悟性,说话办事非常认真。在剧组里,她和每个人都相处得非常友好,而且乐于助人。在电影《情人假日酒店》中,她已经走出香妃那哀婉、凄美、忧郁的影子,一脸阳光灿烂的样子;刘丹以其清纯美丽、富有青春浪漫的气息与活力,将一个大都市里前卫、现代知识女性的真诚浪漫、空寂伤感表现得淋漓尽致。刘丹随和温雅,极有人缘,一脸清纯的模样总让人感到甜甜的。她勤奋敬业,给人一种质朴无华、亭亭玉立之感,但也不使人感到清高孤傲,给人一种淡淡的幽香(导演李平、《生活时报》、赵薇、《扬子晚报》评)。