2007年，21岁的刘济恺参加东方卫视选秀娱乐节目《加油！好男儿》的比赛 ，获得重庆赛区四强，从而正式进入演艺圈。

2008年，参加江苏卫视选秀娱乐节目《绝对唱响》，获得成都赛区8强  ；同年，与于洪军、姚明君、黎奇、李天龙、艾俊龙、可风等组成“A-one”组合  。2009年4月，随A-one推出组合首张同名专辑《A-one》，收录了包括《你撕碎了我的心》、《想对你们说》等在内的8首歌曲。

2011年，与何杜娟、宋洋合作主演古装武侠电影《公主驾到》，在片中饰演痴情善良且武功高强的二王子完颜洌 ；同年，与宋洋、杨净如、吴静一合作主演古装轻喜剧《明珠游龙》，在剧中饰演沉稳内敛的明思宗朱由检，这是他首次在影视剧中尝试皇帝的角色 ；同年10月，推出首支个人单曲《冰激凌》；同年11月，参加陕西卫视时尚生活指导类节目《生活魔法师》的录制。

2012年2月，受邀为时尚杂志《Modern Bride新娘》拍摄了一组情人节写真；同年，与陈一诺搭档主演都市悬疑电影《魔术缉凶》，在片中饰演年轻有为的魔术师徐烨磊。

2013年，与黎奇、丁祥威、漆佳鑫、陈鹏宇组成“Fresh.M新鲜人”组合，并担任队长；同年，随Fresh.M新鲜人组合参加湖南卫视音乐真人秀节目《中国最强音》。

2014年，出演陈浩民、穆婷婷、林子聪主演的古装神话剧《新济公活佛》，在剧中饰演江蕴仪的弟弟江蕴正；同年，出演刘恺威、郑爽、李东学、张芷溪主演的年代情感剧《抓住彩虹的男人》。

2015年，出演郑元畅、童菲、安七炫主演的古装神话电影《济公之人皇鼎》，在片中饰演野心勃勃的百里靖康。

2016年，出演关晓彤、马可主演的都市青春励志剧《极光之恋》，在剧中饰演娘娘腔大喇叭；同年，出演连春利执导的都市情感剧《我们的千阙歌》，在剧中饰演周可可的哥哥周志超，与邬靖靖饰演一对兄妹。

2017年，与赵予熙、董子鸣合作主演根据叶笑同名小说改编的古装传奇网络剧《假凤虚凰》，在剧中反串饰演清新俊逸、桀骜不羁的北褚国公主苏域同年6月9日，其出演的都市穿越网络剧《思美人之山鬼后裔》在爱奇艺首播 ；同年，与邵星颖搭档主演都市情感软科幻剧《对的时间，对的人》，在剧中饰演男主角盛浩然 ；11月14日，推出与胡灵合唱的单曲《终成眷属》。

2018年7月30日，其主演的都市情感剧《小棉袄》播出，在剧中饰演男主角花冲的好哥们西门。