刘诗诗在看完剧本后很喜欢「嘉仪公主」便选择了她。
2010年5月，武侠剧《怪侠一枝梅》开拍，刘诗诗与霍建华搭档，在该剧中主演「燕三娘」.2011年1月，《怪侠一枝梅》在卫视播出，各大视频网站点击率排名第一.2010年12月6日，由刘诗诗主演的穿越剧《步步惊心》开拍。
2011年9月10日，该剧在湖南卫视首播。
据中国安徽网络电视台2012年9月21日数据显示，播出首日百度指数为36万。
卫视的收视为1。
72％，一直稳居同时间段卫视频道电视剧收视冠军［45］.《步步惊心》经搜狐视频独家年度首播后，截止2011年9月29日点网络击量近3亿，成为她的代表之作。
刘诗诗凭借《步步惊心》获得了2012华鼎奖「最受媒体欢迎女演员」奖，第二届中国大学生电视节「最受喜爱电视剧女演员」，第十八届上海电视节白玉兰奖「最具人气女演员奖」，以及第六届腾讯星光大典「内地年度女演员」。
2012年，刘诗诗尝试多方面发展，除了首次献唱电视剧插曲《等你的季节》外，也不再只专于古装剧，接拍了自己出道以来的首部现代剧《天使的幸福》和首部电影《下一个奇迹》。
同年，还接拍了《大漠谣》（后更名为《风中奇缘》）、《轩辕剑之天之痕》及《精忠岳飞》多部电视剧；同时还主演了电影《伤心童话》、《回到爱开始的地方》（曾用名《爱的季节》）和《不二神探》。
7月，《轩辕剑之天之痕》在湖南卫视首播。
在横跨两个月，长达9周播出过程中，《轩辕剑之天之痕》收视始终位居同时段全国首位，截止8月31日数据统计，《轩辕剑之天之痕》网络播放量突破20亿，成为史上第9部网络点击播放总量超过20亿的电视剧。
此剧是第一部在国产电视剧市场实行「周播剧」的电视剧［52］.同年9月7日，
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