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1998年，19岁的刘烨参演霍建起导演的《那山那人那狗》，饰演淳朴无邪、充满乡土气息的山村男孩，这部电影获得第19届中国电影金鸡奖最佳故事片奖、蒙特利尔国际电影节最受观众欢迎故事片奖、日本电影最高奖项“每日电影奖”最佳外语片奖、日本电影笔会最佳外国影片第一名以及电影旬报奖。也让刘烨获得金鸡奖最佳男配角奖提名。
2001年，大学刚毕业的刘烨被关锦鹏相中，在100多位竞争者中脱颖而出，在电影《蓝宇》中与胡军出演同性爱人，凭借此片刘烨夺得第38届台湾电影金马奖最佳男主角奖，此外该片还获得了“最佳导演”、“最佳改编剧本”、“最佳剪辑”及“观众票选最佳影片”五个奖项，此外该片在美国新闻周刊评出的“全球年度15部最佳影片”中位列第11位，并获得第21届香港电影金像奖最佳男主角提名。
2002年5月，与陈坤、周迅共同主演由戴思杰执导的电影《巴尔扎克与小裁缝》，该片入围美国金球奖最佳外语片，并成为2002年戛纳电影节及香港第25届法国电影节开幕电影。此外，刘烨与林嘉欣主演的电影《恋之风景》入围威尼斯国际电影节；与李心洁合作出演根据王安忆小说改编的同名电影《米尼》，并凭借此片提名第8届长春电影节最佳男主角；11月，与陶虹、董洁合演主演电影《天上的恋人》，该片获得第15届东京国际电影节最佳艺术贡献奖。
2003年，与章子怡、李冰冰共同主演谍战片《紫蝴蝶》，该片入围戛纳电影节，刘烨凭借此片获得第四届华语电影传媒大奖内地最受欢迎男演员奖。同年主演电影《花儿怒放》，饰演年轻的教师丁天，该片获中国电影童牛奖。12月，主演电影《青春爱人事件》，该片入围第17届东京国际电影节，获2005年底西班牙马德里实验电影节大奖，入围2006年4月意大利远东国际电影节。同年，接拍海岩生死恋三部曲之《拿什么拯救你，我的爱人》，在剧中饰演淳朴、善良、沉郁的龙小羽，并获得第3届中国电视艺术双十佳最佳演员奖。
2004年，与孙俪共同主演反映“老三届”故事的电视剧《血色浪漫》，饰演热情浪漫、潇洒不的叛逆男主角钟跃民。与舒淇联袂主演爱情电影《美人草》，刘烨在片中饰演阳光土气，青春逼人，霸气与痞气完美结合的傻男孩”刘思蒙“，并凭借该片获得第24届中国电影金鸡奖最佳男主角奖以及第10届中国电影表演艺术学会优秀男演员奖；同年，与章子怡合作主演的电影《茉莉花开》获得第7届上海国际电影节评委会大奖。
2005年，刘烨参演由陈凯歌执导的奇幻史诗电影《无极》，饰演有着特异杀人功能的杀手“鬼狼”，该片入围美国金球奖最佳外语片奖。2005年，与袁泉合作舞台剧，孟京辉“爱情三部曲”的压轴篇《琥珀》，演唱主题曲《琥珀之歌》，在香港创下售票记录。
2006年，参演由张艺谋执导的商业片《满城尽带黄金甲》，并凭借该片获得香港电影金像奖最佳男配角提名和12届香港金紫荆奖最佳男配角提名。
2007年1月，与奥斯卡影后梅丽尔斯特里普主演剧情片《暗物质》，该片入围美国圣丹斯电影节，并获得AlfredP．Sloan奖；同时，刘烨开始尝试更多元化类型的角色，努力摆脱以往文艺青年的荧幕形象，并拓展戏路；同年，与吴彦祖、张震合作出演翻拍自《喋血街头》的动作电影《天堂口》，并在剧中饰演黑帮老大“大刚”，该片也成为第64届威尼斯国际电影节闭幕电影。
2008年，在与古天乐，大S合作的警匪片《保持通话》中饰演一头灰白短发搭配一身黑色大风衣的冷血杀手；同年，主演动作电影《硬汉》，扮演一位脑部受损伤的退役军人“老三”，为了演好这一角色，刘烨增重40斤，并凭借电影《硬汉》获得第3届大学生影像节最受瞩目男演员奖。
2009年，在陆川执导的战争片《南京南京》中饰演悲壮牺牲的国民党军官陆剑雄，该片获得第57届西班牙圣塞巴斯蒂安国际电影节“金贝壳奖”以及最佳摄影奖，这也是中国电影首次获得该奖项。
2010年，主演都市爱情电影《无人驾驶》，饰演游离在高圆圆和李小冉扮演的两个女人之间的“志雄”，并与姚晨主演时尚爱情电影《爱出色》，饰演先锋艺术家亦鸿。搭档王珞丹出演舞台剧《琥珀》第二版，在各地共演出60场。
2011年，在献礼片《建党伟业》中扮演青年毛泽东；同年主演动作电影《硬汉2：奉陪到底》。
2012年，时隔8年再次与舒淇搭档出演刘伟强执导的爱情电影《不再让你孤单》，饰演踏实、接地气并且包容体贴的男主角方镇东；11月，与张震，吴彦祖再次合作主演陆川执导的历史古装电影《王的盛宴》，饰演复杂多疑的刘邦，并凭借该片获得亚洲电影大奖最佳男主角提名。
2013年3月，与张涵予、黄渤合作主演动作喜剧片《厨子戏子痞子》，刘烨在片中首次尝试逗比角色，饰演处处点头哈腰、唯唯诺诺，说话低声下气的汉奸厨子；6月27日，被法国文化部授予“法兰西文学艺术骑士勋章”；12月，与成龙领衔合作电影《警察故事2013》，该片以IMAX、3D和中国巨幕3D等效果上映，票房破5亿，并打破中国内地警匪片的票房纪录。主演抗日题材的电视剧《火线三兄弟》，饰演幽默厨子田二林。2013年，与赵薇，苏有朋，王伟忠等担任东方卫视《中国达人秀》“V5季”评委。
2014年，主演由刘和平创作的电视剧《北平无战事》，饰演飞行员方孟敖，该剧投资额达1.5亿，并获得“白玉兰奖”最佳中国电视剧奖。与赵文卓合作主演悬疑电影《全城通缉》，同年与林志玲主演电影《北京，纽约》。
2015年，刘烨与胡军，林永健，邹市明，夏克立加盟湖南卫视亲子户外真人秀节目《爸爸去哪儿第三季》。1月，主演曹保平执导的悬疑片《追凶者也》；2月，与刘亦菲，黎明共同出演由戴思杰执导的中法合拍爱情电影《夜孔雀》；6月，主演由萧峰执导的3D史诗电影《大轰炸》，该片为纪念反法西斯胜利70周年拍摄，以1937年起日本对重庆进行为期5年的空袭为历史背景。
2016年，凭电影《追凶者也》获得第19届上海国际电影节最佳男演员，影片则于同年9月14日上映。9月15日主演的战争电影《我的战争》上映。
2017年，主演革命史诗电影《建军大业》，刘烨在片中则再次饰演开国领袖毛泽东；6月，出任澳大利亚电影电视艺术学院奖（AACTA）最佳亚洲影片大评审团九名评审之一。
2019年2月4日，2019年央视春晚，刘烨与白宇演唱歌曲《时代号子》；4月，首次执导电影《我的佣兵生涯》；9月22日，与马伊琍合作主演的都市创业剧《在远方》播出。
个人家庭
2009年7月5日，刘烨与法国籍妻子安娜在北京举行婚礼。2010年10月10日，得爱子刘诺一（Noe）。2012年1月22日，喜获千金刘霓娜(Nina音译)。
2016年10月10日是诺一六岁生日，爸爸刘烨带着妻子与儿女前往沙漠野营探险，他晒出全家旅行的照片并配文：“小诺今天六岁，送了他一次沙漠野营探险当作礼物，希望成长位小男子汉。”照片中，全家人在帐篷中，似是刚醒来，小诺一头发乱蓬蓬，和妹妹霓娜被妈妈拥在怀里，画面十分温馨幸福。
个人微博
刘烨最早开微博不在新浪，而在搜狐。他在搜狐微博各类排行榜经常位列第一、第二，粉丝数目一直排名第一，成为搜狐的“微博先生”。2012年底，刘烨入驻新浪微博。作为一个微博沙发控，曾发微博专门探讨抢沙发的基本技巧。
2010年11月，出席“希望之夜慈善盛典”，并担任爱心大使，活动现场举行了慈善义卖，刘烨捐赠了多位冠军亲笔签名的乒乓球拍。
2011年5月，由“中华希望树儿童救助专项基金”组织成立的，旨在帮助周边地区的贫困家庭学前儿童和农民工子女的“希望之家”正式在京落户。刘烨作为中华希望树儿童救助专项基金爱心大使出席了活动，参与挂牌仪式，并以讲述寓言故事，送上图书和文具等方式与小朋友进行了爱心互动。
2012中国慈善排行榜发布盛典暨明星慈善夜在水立方举办，刘烨获慈善明星奖并希望慈善成为平常小事。
2013年6月，刘烨作为特邀爱心大使，出席由中华少年儿童慈善救助基金会等机构联合发起的“光明行动”。
2015世界地球日特别活动，刘烨以“国家地理频道世界地球日形象大使”身份出席，与深海女王Dr.SylvisEarle展开了一场名为《我和海洋有个约会》的名家对话，旨在号召人们关注海洋保护，共同爱护地球。为了表示对环保公益事业的支持，刘烨的太太和孩子也出现在观众席上。
2015年12月23日，作为嘉宾出席了第30届中国电视剧飞天奖典礼。
2010年
中华希望树儿童救助专项基金形象大使
2005年
北京青少年电影节公益大使
2005年，受聘于南京师范大学“新闻与传播学院影视艺术与管理教育中心”客座教授。
2017年2月11日，法国尼斯市政委员会在尼斯授予中国演员刘烨“荣誉市民”称号，以促进尼斯与中国的友谊及文化交流。
上海国际电影节
中国电影金鸡奖
香港电影金像奖
台湾电影金马奖
亚洲电影大奖
中国长春电影节
中国电影导演协会
澳门国际电影节
华语电影传媒大奖
香港电影金紫荆奖
其他奖项
综合奖项
在当今的年轻演员中，刘烨可算得‘独一无二，独树一帜。
刘烨非常刻苦和用心。他的许多动作都是自己设计的，在表演上对人物的把握很准确。
刘烨在戏里是个悲剧人物，残酷社会的牺牲品。一个单纯的人的改变，也是这个戏的主题之一，人性本来是美好的，但一些罪恶把这些美好给糟蹋了。刘烨的演技、眼神非常好，所以很想跟他合作。刘烨也具有明星架势，除了具周润发的魅力，还有一种潇洒。他的表演非常传神，有那种高贵的气质。
刘烨是一个特别会演戏的演员，收放自如，特别会用自己的方式寻找人物的性格。刘烨是一个天生的演员，现场爆发力好，平时不见琢磨剧本，出场却从不露怯，有驾驭各类角色的能力。对表演很用心，一场戏他会向我建议很多种演法，给我的启示也很大。
刘烨是能够让你感觉到会出现奇迹的人。他的忍耐力和他自己特别的强烈的直觉，肯定他有他自己完全不一样的东西。刘烨是一个特别感性的人，他在排练场每一瞬间都在进步，他太棒了，他的爆发力，他对舞台节奏的控制，都让我惊叹。。刘烨的眼神很纯粹很干净，当年采访他就有这种感觉；当他直视你的时候，眼神中释放的真诚让人很难不被打动。
刘烨是一个很敬业的演员，而且演技也很好。刘烨的优点是善于控制自己，他能有意识的进入状态，加上龙小羽这个角色很有层次，他的表演对观众就很容易有感染力。
舞台上的刘烨，表演堪称完美，他将高辕那个玩世不恭的花花公子展现出来的悲伤与动情刻画得淋漓尽致；刘烨强大的可塑性和表演上的天赋使得其可以在文艺及商业，阴柔及硬朗，内敛及爆发中游走，成为内地极具影响力的一线男演员。
刘烨有着忧郁的眼睛和风情的嘴角，他的性格上很多含而不露的东西，会在舞台上进行表现。
我一直觉得中国男人身上必须具备两个特质——形象俊朗，还有要从骨子里就很男人，刘烨身上完全具备这两点，非常符合我的要求。他的眼睛那么大，睫毛那么长，气质很吸引人，演起戏来又很震憾
刘烨身材高大、英俊，而且很有可塑造性，在他身上可以看到很多梁家辉的影子。刘烨确实是完全革命性的突破，原来刘烨有着如此让人吃惊的硬汉的一面，铮铮铁骨，健壮结实的肌肉，强悍的身体，他变成了一个中国的"施瓦辛格"，实在让人难以想象。
刘烨《北平无战事》中的表演是准确的，他饰演的是一个符号性的人物，身上被赋予的理想、情怀的东西很多，非常复杂，不像其他角色那么简单接地气。