参演的电视剧作品有:2003年,接拍海岩生死恋三部曲之《拿什么拯救你,我的爱人》,在剧中饰演淳朴、善良、沉郁的龙小羽,并获得双十佳最佳演员奖。2004年,与孙俪共同主演反映“老三届”故事的电视剧《血色浪漫》,饰演热情浪漫、潇洒不的叛逆男主角钟跃民。2006年,在爱情剧《向天真的女生投降》中饰演黑帮青年“披头”;同年在电视剧《一针见血》中饰演个性警察苏岩。2008年,在生活情感剧《我们生活的年代》中饰演为名利放弃爱情的袁浩东,并凭借该剧获得“《新周刊》2008电视榜最深入人心的电视形象奖”。2009年1月10日,与赵薇主演的历史爱情剧《一个女人的史诗》在江苏卫视播出,该剧根据严歌苓同名小说改编,刘烨在剧中饰演傲娇高冷的文艺书生欧阳萸。
参演的电视剧作品有:2013年,主演抗日题材的电视剧《火线三兄弟》,饰演幽默厨子田二林。2014年,主演由刘和平创作的电视剧《北平无战事》,饰演飞行员方孟敖,与陈宝国等6位演员同台飙戏,该剧投资额达1.5亿,并获得“白玉兰奖”最佳中国电视剧奖。2015年,由作者天下霸唱亲自指定出演季播剧《鬼吹灯》中的男一号“胡八一”。