2009年,与石凉,陈奕霖合作出演警匪剧《缉毒先锋》,在剧中饰演小喜鹊,而这也是刘海蓝的首部影视剧作品。2010年,与任程伟,许晴合作出演年代情感剧《同龄人》 。同年,参演由陈国星的灾难片《冰雪11天》 。2011年,参演由王新民执导的民国战争片《铁道游击队战后篇》。随后与周浩东、石文中合作出演警匪剧《暗线》。
2012年,刘海蓝在悬疑警匪剧《秘密追踪》中,一人分饰两个性格截然不同的角色,一个是文静彬彬的艾丽,另一个是出国留学归来开放叛逆的小贝 ;同年,与萨日娜,牛莉合作出演青春偶像剧《夏日狂奔》。
2014年,参演古装传奇探案剧《通天狄仁杰》,在剧中饰演萧淑妃,是个阴狠善妒,专横跋扈的角色 ;7月,在古装爱情喜剧《美人制造》中,饰演大大咧咧的风尘女子秋月 。
2015年,在抗战传奇剧《东江英雄传》中,饰演举手投足都透着魅力的妖艳女人陆莹 ;9月,与朱泳腾,韩雪合作出演年代抗战剧《冲出月亮岛》;同年,出演张彤、雷正彪执导的抗战悬疑剧《殊死七日》,在剧中饰演日军特科情报官吉永鹤子 。2016年,主演魔幻悬疑片《都市封魔传》,在剧中饰演勇斗魔鬼的肖玲 。6月,参演网络悬疑片《警察锅哥》,在剧中饰演温柔妩媚的刘香莼 。