刘桦生于长春，长在北京。做演员之前，他当过兵，做过工人，还下过海。从中央戏剧学院表演系毕业后开始演艺生涯。
1994年在央视版古装历史战争剧《三国演义》中饰吴郡太守许贡门客之一。
1996年在沈好放执导的古装历史剧《东周列国・春秋篇》中饰演易牙。
1998年在梁冠华、朱媛媛主演家庭剧《贫嘴张大民的幸福生活》中饰古三儿。
2001年在叶京执导，张涵予、傅彪主演的都市喜剧《贻笑大方》中饰演螃蟹。在何冰、徐松子、郑铮主演的电视剧《筒子楼》中饰演李守财。
2002年出演文兴宇、杨若兮主演的喜剧《高老头奇遇记》。
2003年在吴秀波、郭涛主演的警匪悬疑剧《立案侦查》中饰演张栩。在叶大鹰执导的家庭情感剧《走过幸福》中饰演刘明。
2004年在傅彪、伍宇娟主演的家庭剧《居家男人》中饰演男保姆。在刘敏涛、于震主演的清朝剧《前门楼子九丈九》中饰演张福。
2006年参演宁浩执导的电影《疯狂的石头》，在其中扮演有情有义的黑老大“道哥”，为人所熟悉。
随后在黄渤、姚晨主演的《大电影之数百亿》中饰演债主。同年与梁冠华、倪虹洁主演贺岁喜剧《家和万事兴之抬头见喜》。
2008年在陈坤、杨蓉主演的都市爱情剧《情证今生》中饰演独眼龙。在梁冠华、安雅主演的电视剧《迷失洛杉矶》中饰演李德福。与郭涛、陶虹主演喜剧片《婚礼2008》。在王岳伦执导的古装喜剧片《十全九美》中饰演洪盖天。与范伟、居文沛主演当代都市喜剧片《即日启程》饰演群爷。出演李易祥、秦海璐主演喜剧片《我叫刘跃进》。
2009年主演安战军执导的电影《万家灯火》。在李光洁、秦海璐、廖凡主演的中国首部百集谍战季播剧《谍影重重之上海》中饰演杜月笙。出演刑警侦缉调查题材剧《本色》。在电影《建国大业》中饰演警察队长。参演小成本电影《欠我十万零五千》饰喜哥。与霍思燕主演惊悚动作片《绝命岛》。在王岳伦执导的喜剧片《熊猫大侠》中饰王老吉。在喜剧片《大有前途》中饰刘艺风。
2010年与郭涛、朱雨辰、小李琳主演季欢执导的都市悬疑剧《疯狂的骗局》。
出演陈家林执导的平民题材剧《大元奇事》。与马恩然、范明主演都市生活剧《岳父也是爹》。在张洪杰、宋丹丹、秦卫东主演的都市情感剧《老牛家的战争》中饰演福晓宁。与郭涛、林嘉欣主演阿甘执导奇幻动作片《魔侠传之唐吉可德》饰演令狐有味。与陈晓东、田中千绘主演爱情喜剧《爱情三十六计》。在幽默喜剧影片《盗版爱情》中饰演李老板。与范文芳主演喜剧片《一不留神》饰演侯木柜。
2011年出演乌尔善执导，安藤政信、张雨绮、游本昌主演的先锋武侠喜剧《刀见笑》。
在王晶执导的喜剧冒险片《无价之宝》中饰演蛇哥。在韩三平导演的建党90周年献礼电影《建党伟业》中饰演程子卿。
2012年在陈宝国、陈月末、姜寒主演的近代革命剧《义者无敌》中饰潘毓桂。与魏小军、马秋子主演家庭情感剧《迷失的情感》饰演张振强。在夏雨、梅婷主演的都市情感励志大剧《而立之年》中饰曹可安。在宁浩执导，雷佳音、程媛媛、陶虹主演的喜剧动作冒险电影《黄金大劫案》中饰五哥。与冯雷主演中国首部警世疯狂喜剧《四戒》饰甄承宗，凭此角色提名第4届澳门国际电影节最佳男配角。与范伟、黄渤主演喜剧片《饭局也疯狂》饰天人一饭店老板。与彭博主演悬疑惊悚片《换心迷局》。出演邵兵、陈乔恩、沙溢主演电影《幸福迷途》。与维塔斯、黄圣依主演音乐歌舞喜剧《一夜成名》。与冯远征主演灾难片《冰雪11天》。
2013年在杜淳、马苏主演献给80后三十岁的都市情感剧《30岁，你好》中饰演孙总。参拍高圆圆、黄海波主演的都市爱情剧《咱们结婚吧》。与王宝强、徐帆主演电影《疯狂的导演》。出演张一白执导的爱情喜剧片《越来越好之村晚》。
2014年在郑曦、郑淼之主演的古装宫斗剧《芙蓉诀》中饰演土匪。在甄子丹、周润发、郭富城主演的神话片《大闹天宫》中饰演东海龙王。参演悬疑商战电影《最佳嫌疑人》。