刘雨霖最初的梦想是当一名访谈类主持人，倾听那些成功人士的故事。于是，她报考了中国传媒大学的播音系。可是到大二时，刘雨霖心中的电影梦却如脱缰的野马。于是，刘雨霖顺利考取了纽约大学电影学院导演系的研究生。研究生2年级时，她休学一年，回到国内参与电影《一九四二》的拍摄，担任场记，也是在这个过程中，她结识了一些特别能干的电影人，在摄影、美术领域，发展了一个团体。

2014年，执导个人首部微电影《斗神》，从而开启了她的导演生涯，该片由毛孩、李倩、牛欣欣联合主演，讲述的是农村里一个普通家庭的故事，获得第41届美国奥斯卡（学生单元）最佳叙事片奖。

2016年11月4日，由其执导的剧情电影《一句顶一万句》在中国内地上映，该片改编自刘震云获得茅盾文学奖的同名作品，讲述了牛爱国在怀疑老婆劈腿后，开始跟蹤求证，并深陷一场内心之争的故事，入围第21届釜山国际电影节主竞赛单元-新浪潮奖、第38届开罗国际电影节主竞赛单元-金金字塔奖，她凭藉该片入围第8届中国电影导演协会年度青年导演奖。

刘雨霖的妆容精緻，回答媒体问题时表达很流畅，表现得十分从容，几乎可以用“滴水不漏”来形容。她并不是一个特别看重票房的人。刘雨霖在电影《一句顶一万句》中展现出了对场面调度和对演员的把控力，但电影又缺少年轻人应有的灵气和锋芒，显得太过老成（Mtime时光网评）。她的身材和气质颇有些神似舞蹈家杨丽萍。杨丽萍以曼妙舞姿征服观众，而刘雨霖用电影表达她的艺术追求（南方网评）。她的悲天悯人与她自小耳濡目染有关，像她的父亲刘震云一样敏感透彻，同时她颜值高（北青网评）。