1978年10月6日出生于河南省郑州,祖籍河南省林州市;1985~1991年,就读于郑州市管城回族区实验小学;1991~1994年,就读于郑州市第三中学;1994~1997年,就读郑州十一中,担任班上团支书;1997年毕业于郑州十一中,后参军,以超过当年地方重点院校录取线31分的高分考入空军长春飞行学院,成为一名女飞行员,也是建国以来,空军在河南招收的首批女飞行员之一;2001年毕业分配至广空航空兵某师,现已飞行12年;2010年,从15名候选人中脱颖而出,正式成为中国第二批航天员,并开始接受基础理论、航天环境适应性、航天专业技术、飞行程序与任务模拟训练等8大类几十个科目的航天员训练;2012年3月,根据最终考核结果,刘洋入选神九乘组,代号03,主要负责空间医学实验的管理;2012年6月12日,媒体报道,刘洋和来自山东烟台的王亚平成为中国首批女航天员热门人选;2012年6月15日下午,中国载人航天工程指挥部宣布,男航天员景海鹏、刘旺和女航天员刘洋,将组成飞行乘组,执行神九与天宫一号载人交会对接任务。刘洋主要是在执行手控交会对接的时候进行监视、支持。除此之外,刘洋在长达十三天的飞行任务中还承担科学实验任务;2013年2月1日,刘洋当选为2012中华儿女年度人物;2014年8月在清华大学社科学院社会学专业学习,获研究生学历、法学博士学位,2018年10月结束学习。2016年8月30日,全国妇联十一届五次执委会议,刘洋当选为全国妇联兼职副主席。