刘孜出生在贵州省的遵义市。爷
爷给她起了一个单名“孜”字，是希望她能在日后的学习和工作中孜孜不倦。刘孜12岁离开家到北京舞蹈学院上学，16岁考入北京电影学院，与徐静蕾、刘琳是同学。
1997年，刘孜从电影学院毕业
后一直在拍戏，《永远有多远》里是徐帆的“情敌”，《我这一辈子》演张国立的“前妻”，《濠江有情》中是汤镇宗的“恋人”，《告密者》中与柳云龙、张嘉译开展在刚刚解放后的一次扑朔迷离的谍战剧等。同年参演《危情时刻》，剧中饰女主角并搭档与张国立；参演《女巡按之真假公主》，担任女主角，搭档与陈道明、陈宝国；参演《神雕侠侣》，饰演陆无双，与任贤齐合作出演。
1998年参演《金融风暴》，饰演女主角尤枫；参演《财神到之财神疼好人》并出任女主角；随后参演《签约季节》，剧中担任女主角。
1999年出演《侠女闯天关》，出任女二号雪子。
2000年出演《永远有多远》，饰演女主角西单小六。
2001年参演《曼谷雨季》，与演员许亚军合作，出演女一号；参演《白领公寓》并担任女一号，搭档韩国演员安在旭。在《我这一辈子》中饰女主角大妹。 2002年参演《黑柬》，饰演女一号，与于荣光、高曙光合作。
2003年参演《布衣知县梵如花》，剧中刘孜饰演暗恋张国立的少女玲珑。
2005年和冯巩老师合演的《心急吃不了热豆腐》。参演古装戏是《还我清白》。参演著名导演何群力作《爸爸别哭》。
2009年主演国产喜剧片《盗版猫》。
2013年在电影《怒放之青春再见》中刘孜与潘粤明饰演一对夫妻。在中国首部气候主题网络公益微电影《红苹果》担任主演。
2014年参演由滕华涛导演、鲍鲸鲸编剧，倪妮、井柏然主演的电影《等风来》，片中刘孜饰演的主编凭借对倪妮针针见血的犀利“吐槽”意外获得众多观众“点赞”。在大型年代传奇大戏《大漠苍狼》，刘孜饰演廖小柠。