2011年，刘芮麟签约橙天娱乐，并与董玥、马恺曼、崔绍涵组成“LUCKY组合”；同年12月31日，随LUCKY组合参加香港跨年演唱会，并现场演唱歌曲《我是真的受伤了》。

2012年9月，参与拍摄真人版青春科幻剧《铠甲勇士拿瓦》，并在剧中饰演热血正直、拥有侠义心肠的海归富二代马阔海，该剧于次年11月29日播出 。

2014年4月4日，刘芮麟与黄磊、陈数、陈炜等人共同主演了都市情感剧《我爱男闺蜜》，他在剧中饰演叛逆、忧郁又略带文艺的创业海归莫小康 。

2015年8月13日，与白百何、吴彦祖合作主演了励志喜剧电影《滚蛋吧！肿瘤君》，他在片中饰演熊顿的男闺蜜小夏，该片上映后取得5.1亿的票房成绩，而刘芮麟则凭借该片获得第16届中国电影表演艺术学会奖新人奖，同时还提名第33届大众电影百花奖最佳男配角；10月31日，与杨幂、鹿晗 、朱亚文等合作参演的青春悬疑电影《我是证人》上映，他在片中饰演叛逆的弟弟梁聪；12月18日，与迪丽热巴、郭京飞联袂主演的爱情喜剧《21克拉》在上海开机拍摄，刘芮麟则在片中饰演财务师Gary。

2016年1月15日，与陈晓、杜天皓合作主演的青春校园网络剧《睡在我上铺的兄弟》在乐视首播，刘芮麟则在剧中饰演叛逆学霸管超；2月4日，与魏千翔、李彧联袂主演的网络职场喜剧《老板来了》在腾讯视频播出，他则在剧中饰演呆萌技术系宅男汤汤；4月1日，与陈晓、秦岚、杜天皓等人共同出演的青春电影《睡在我上铺的兄弟》上映；4月29日，由他领衔主演的青春电影《记得少年那首歌》上映，他在片中饰演少年小炮儿薛北京 ；8月2日，刘芮麟主演的功夫喜剧电影《龙拳小子》上映，他在片中饰演音乐老师袁来，并为该片配唱主题曲《一生为你》；8月，客串《小别离》饰演姆米；11月11日，与佟大为、陈妍希合作主演了现代喜剧片《外公芳龄38》，其在剧中饰演年轻气盛的尚远；同年，他还参与拍摄古装剧《回明之杨凌传》，并在剧中饰演风趣幽默、平易近人，有点任性但也心怀百姓的皇帝朱厚照。

2017年1月30日，与杨幂、赵又廷等人联袂主演了古装玄幻剧《三生三世十里桃花》，刘芮麟在剧中饰演至情至性、为苍生弃真爱的昆仑虚墨渊座下十六弟子子阑；3月30日，与周渝民、迪丽热巴、张彬彬合作主演的古装言情剧《烈火如歌》开机拍摄，他在剧中饰演冷静睿智、温润如玉的静渊王玉自寒；8月16日，其主演的都市励志剧《趁我们还年轻》开机拍摄，刘芮麟在剧中饰演了没心没肺却义气满满的开朗大男孩史唯聪。

2018年，在由迪丽热巴和高伟光主演的古装玄幻言情剧《三生三世枕上书》中饰演魔族青之魔君燕池悟。同年，主演《幕后之王》，饰演许天泽。

2019年7月2日，其参加的腾讯视频全明星篮球竞技真人秀节目《超级企鹅联盟Super3:星斗场》首播；10月12日，参加青春体娱跨界类型节目《超新星全运会第二季》。