2005年5月刘维参加第二届莱卡我型我秀，在9月10日晚举行的总决赛中获得冠军。10月由东方卫视、上腾娱乐推荐，刘维参加全球华人新秀歌唱大赛，并在10月23日总决赛中再次得冠。获得全球华人新秀金麦克风大奖，此次获奖标志着刘维的演艺生涯的开始。

2006年2月根据刘维的演艺风格、特点强项，并配合朝鲜族的籍贯。刘维到韩国进行唱歌、跳舞、录音方面的学习，并拜师韩国制作人朴振荣。在韩国期间刘维录制了首支单曲《I Do》，歌曲由陈耀川先生以韩文版《I Do》的意境和发音贴切为写作原则，重新创作而成。10月从韩国学成归来的刘维发行了单曲《OOH》，并拍摄MV。12月7日在TVB8金曲榜颁奖典礼中刘维获得最佳男新人奖铜奖。

2009年11月参演歌曲电影《歌舞青春》，在电影中饰演瘦猴一角。与张峻宁、袁成杰、马梓涵共同演出，并演唱5首插曲。

2010年4月为男才女貌组合创作歌曲《耀出彩》。随后与张鹏搭档主持中国内地首档网络电视娱乐节目《明星来了》。9月发行单曲《快乐是…》并拍摄MV，随后担任全球音乐之旅Campus Live的主持人，以主持人身份亮相中国各大高校的舞台。

2011年为王瑞淇创作歌曲《we are friends》，11月参演话剧《后青春期的诗》。

2012年2月中国首部美食题材的电视剧《林师傅在首尔》播出，刘维在剧中饰演张瑞希的弟弟朴俊男。随后参加山东卫视歌声传奇节目表演《小草》、《中意他》、《心语》。

2013年参演金依萌执导的都市喜剧片《一夜惊喜》，饰演范冰冰的“男闺蜜”吉吉。随后参演刘家成执导的电视剧《心战》 。12月录制《百变大咖秀》第五季节目，模仿吴莫愁演唱《就现在》。

2014年4月先行发布单曲《爱谁谁》及MV ，之后发行首张专辑《SomeOne》。其后在电影冰雪奇缘中刘维演唱《In Summer》的中文版《在夏天》。11月刘维参演金依萌执导电影《一路惊喜》，电影中刘维饰演一位“备胎男”，与阚清子、蒋劲夫、张辛苑上演了一出四人的疯狂旅行，并参与创作同名主题曲《一路惊喜》。

2015年1月参演刘家成执导的军旅题材电视剧《天生要完美》，在剧中饰演方南江，在经历一系列的训练和洗礼最后成为硬汉。2月，参演网络古装推理喜剧《名侦探狄仁杰》。3月30日刘维携手贾玲发行单曲《感觉自己萌萌哒》，几日内试听点击量破千万，歌曲唱出了现代人的压力与呐喊，传递出用乐观精神的正能量。7月，在江苏卫视播出的都市职场情感剧《加油吧实习生》中饰演杨嘉嘉，与赵丽颖、郑恺对手戏，个性呆萌幽默。8月，参与乐视网推出的明星婚恋真人秀节目《十周嫁出去》，还参加了北京卫视音乐推理综艺节目《歌手是谁》 以及搭档喜剧演员贾玲，创作并演唱了喜剧综艺《喜剧班的春天》同名主题曲。

2016年1月，参加CCTV-3《中国好歌曲第三季》，演唱原创歌曲《因为你是范晓萱》，现场打动了范晓萱本人以及众多的听者。4月，刘维作为固定嘉宾参加综艺节目《火星情报局》，在节目中担任高级特工职位。5月，刘维参加湖南卫视综艺节目《我想和你唱》，担任鉴客团成员之一。2017年1月，刘维参加喜剧脱口秀节目《吐槽大会》，同月刘维还演唱了五福主题神曲《五福到》。2月，刘维受邀参加湖南卫视元宵喜乐会，与谢娜、张大大、杨迪共同表演歌舞剧温情小品；14日发行单曲《撩妹儿》，同时作为喜剧电影《疯岳撬佳人》的片尾曲。4月，刘维为都市情感电视剧《繁星四月》，演唱了插曲《Sunny Day》。12月发行EP《看脸时代》。

2018年3月13日，主演都市奇幻喜剧《万能图书馆》播出，在剧中饰演熊思考；4月12日，发行《万能图书馆》季终曲《不想说再见》；6月，参加湖南卫视综艺节目《向往的生活》；7月，参加东方卫视《新舞林大会》同月，参加江苏卫视《金曲捞之挑战主打歌》演唱歌曲《对面的女孩看过来》 ；10月12日起，参加网络综艺节目《火星情报局》第四季；11月23日起，和妈妈参加江苏卫视综艺节目《最美的时光》，同月，与朱一龙、吉克隽逸、李菲儿共同演唱“人人都是志愿者”关爱精障人群艺术天赋公益项目官方推广歌曲《梦开始的地方》；12月12日，发行单曲《背对你的眼泪》。