高中畢業(yè)后，她報考中央戲劇學(xué)院沒有通過，轉(zhuǎn)而考入北京電影學(xué)院表演系。大學(xué)時期她在班級里比較低調(diào)，沒有太多演出實踐。1996年，她參演軍旅劇《紅十字方隊》，飾演司琪，角色特點鮮明，觀眾開始注意到她。畢業(yè)后她選擇出國一段時間，回來后進(jìn)入央視，擔(dān)任《祖國各地》外景主持人。她做了一些基礎(chǔ)工作，慢慢適應(yīng)主持崗位。

重返影視后，劉威葳陸續(xù)接了一些劇集。2000年前后，她和高群書導(dǎo)演合作《命案十三宗》，該劇反響不錯，她的表現(xiàn)得到認(rèn)可。2003年，她參演高群書執(zhí)導(dǎo)的《征服》，飾演李梅，與孫紅雷、江珊等人搭檔。

拍攝過程中，她與高群書因長期合作產(chǎn)生感情，兩人公開過戀愛關(guān)系，一度有結(jié)婚說法。2007年底到2008年初，兩人因為性格和年齡差異分開。分開前后，部分觀眾因為《征服》里的角色關(guān)系，把她和孫紅雷聯(lián)想在一起，傳出各種說法。她在公開場合表示，表演要分清戲里戲外，從來沒有確認(rèn)過那些傳聞。

2007年左右，劉威葳參演電影《左右》，由王小帥執(zhí)導(dǎo)。她飾演枚竹，與張嘉譯飾演一對離異夫妻，故事圍繞家庭和孩子展開。影片2008年上映，獲得國際電影節(jié)肯定。她在片中的表演自然，處理了復(fù)雜的情感層次。觀眾看完后，有些人把戲中關(guān)系帶到現(xiàn)實，又傳出她和張嘉譯有婚姻經(jīng)歷的說法。

實際上兩人只是這部電影的合作對象，張嘉譯當(dāng)時有自己的生活安排，劉威葳也沒有任何離婚記錄。她后來在社交平臺上澄清，自己沒有前夫，也沒有和張嘉譯有過婚姻關(guān)系。她選擇繼續(xù)專注拍戲，沒有過多卷入解釋。

2014年2月28日，劉威葳和丈夫在南澳Port Willunga海灘舉辦婚禮，只邀請雙方親友，沒有娛樂圈人士參加。婚禮形式簡單，低調(diào)處理個人事務(wù)。婚后她調(diào)整了工作節(jié)奏，但沒有完全停止演戲。

劉威葳的路徑從央視主持轉(zhuǎn)到演員，中間經(jīng)歷過職業(yè)調(diào)整。大學(xué)時她覺得自己在外形和經(jīng)驗上不是最突出，所以更注重表演積累。出國回來主持，讓她接觸不同環(huán)境，重返劇組后，她一步步通過角色證明自己。面對緋聞，她保持克制，沒有借此擴(kuò)大關(guān)注。