2009年，劉心悠與藍正龍、柯有綸等合作愛情電影《愛到底·華山24》，與藍正龍在劇中飾演一對情侶;同年，參演《魚狗》，出演陳小幸一角，與張雁名在劇中飾演一對亡命鴛鴦。

2011年，劉心悠與劉詩詩、吳奇隆等演員合作穿越劇《步步驚心》，飾演馬爾泰·若蘭一角。

2012年，劉心悠與劉庭羽、楊恭如、惠英紅合作中國大陸電視劇《唐宮燕》出演孟芙;11月，主演電影《天生愛情狂》。

2013年，劉心悠與譚耀文、穆婷婷聯(lián)袂出演神話劇《土地公土地婆》的第三單元《美人照鏡》，飾演朱慰慈。

2013年9月10日，主演都市青春喜劇電影《4B青年之4樓B座》在中國大陸上映;

2014年，出演《步步驚情》，飾演馬伊諾/整容后的藍蘭。7月，主演張家輝首次執(zhí)導的靈異電影《盂蘭神功》。