在小学时期跟父母移民加拿大温哥华，曾就读 David Thompson Secondary School，后来修读温哥华艾蜜莉卡艺术及设计大学产品设计课程，可24岁时已唸大学二年级的她选择放弃学业，并涉足娱乐圈，为了在香港发展而苦练粤语，曾经与陈洁灵学习歌唱技巧。2004年，她趁大学暑假回台湾参加选拔活动，从4000多名美少女中获挑选担任「中华航空」电视广告模特儿，2005年便透过香港电影《阿嫂》正式出道，之后陆续拍摄了多部电影作品和广告使其渐为人知。2006年，刘心悠获提名竞逐《第25届香港电影金像奖