2004年刘亚仁在青少年成长剧《玉林成长日记1》中扮演玉林的高中生男朋友一角崭露头角，角色赢得了少女观众的喜爱。

2006年刘亚仁在卢东石导演的《我们没有明天》一片中完成了大银幕首次表演。

2008年刘亚仁在KBS月火剧《最强七宇》中扮演黑山一角，其平时沉着冷静、但又不乏感情变化的形象给观众留下了印象。11月13日上映的电影《西洋古董洋果子店》，刘亚仁扮演片中人物基范，给大众一种不同的感觉。

2009年刘亚仁在kbs2月火剧《不能结婚的男人》中，扮演曹载熙建筑事务所的员工朴炫奎。

2010年刘亚仁出演电视剧《成均馆绯闻》，在电视圈有了知名度。

2011年刘亚仁出演电影《格斗少年，菀得》，扮演家境贫寒并处在叛逆期的问题少年菀得，金允石在片中饰演令菀得捉摸不透的怪人班主任东洙。最终电影票房达531万观影人次，凭此片刘亚仁也获得了第3届韩国电影记者协会电影赏发现奖。

2012年刘亚仁在SBS电视剧《时尚王》中饰演一个混迹于东大门市场的一个小人物姜英杰。

2013年刘亚仁出演SBS电视剧《张玉贞，为爱而生》，与金泰希一起搭戏。同年出演电影《强哲》，票房达120万观影人次。

2014年1月6日，UAA公司宣布了与刘亚仁签约的消息与宋慧乔，姜东元等艺人成为了同门。UAA相关负责人表示，刘亚仁是当今韩国年轻一代演员中演技实力最出众的一人，今后UAA公司将动用所有资源，全力支持刘亚仁的事业发展。

2014年3月刘亚仁出演JTBC电视剧《密会》，饰演一位钢琴天才，金喜爱饰演艺术财团企划室长。同年，刘亚仁出演由柳承莞执导的电影《老手》。片中刘亚仁饰演的财阀三世赵太武和黄正民扮演的退伍警察徐道哲展开正面对决。此外，刘亚仁搭档宋康昊、文根英、金海淑等演员，出演李俊益执导的电影《思悼》（又名《思悼：8天的记忆》），在影片中饰演对父亲英祖又爱又恨的思悼世子。

2015年刘亚仁确认出演由朴贤真导演参与打造的讲述三对情侣的综合性爱情电影《Happy Facebook》，影片中将与李美妍出演姐弟情侣。另外两对情侣分别为金柱赫、崔智友，姜河那、李絮。2015刘亚仁出演SBS50集台庆剧《六龙飞天》，饰演男主角李芳远（即朝鲜太宗，字遗德，李氏朝鲜第三代君主），与金明民、千浩振、申世景、卞耀汉、尹均相、郑柔美等合作。

2015年10月19日，韩国有线电视TVN节目《名单公开2015》播出了第84期节目“占领大韩民国的20代人气男演员”，并将刘亚仁列为十年后最受期待的男演员第一名。