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）。
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