刘凯出生于甘肃省兰州市，自幼学习钢琴，拥有钢琴八级、英语六级水平，擅长篮球、足球、羽毛球等各类体育运动。他大学就读于解放军艺术学院，在校期间连续四年成为优秀学员，并通过了全军统一标准的体能达标测试 ；此外，他不仅参与配音军地纪录片、宣传片500部，还出任国家大剧院版歌剧《洪湖赤卫队》的台词指导，并先后担任了解放军艺术学院建院50周年庆典晚会《光荣与梦想》、阎维文音乐会《钢枪与玫瑰》、舞剧《千手观音》的讲述人 。
2015年，与雷佳音、袁姗姗、曹曦文共同出演都市轻喜剧《我爱男保姆》，在剧中饰演与靓姐相亲的宋先生 ；10月30日，其参演的校园动作网络剧《终极教师第二季》首播，在剧中饰演武仁学院考察团带队教师藤野三郎，这是他首次在影视作品中尝试日本人的角色。
2016年8月17日，由吴卓羲、姚笛、任重主演的都市情感剧《结婚为什么》首播，刘凯在剧中饰演饰演史燕的男朋友石家明，与种丹妮饰演一对情侣。
2017年6月22日，与印小天、瑛子、巫刚共同出演的年代剧《我的1997》在CCTV-1首播，在剧中饰演男主角高建国的弟弟高建军，与印小天饰演一对兄弟 ；7月1日，根据常书欣的小说《黑锅：我和罪犯玩命的日子》改编的涉案剧《警察锅哥》首播，刘凯在剧中担纲男主角，饰演思维敏捷、遇事冷静且鬼点子居多的刑警简凡 ，并在该剧中献出了自己的荧屏初吻 ；同年，与王力可、于晓光、巫刚、原维联合主演乡村励志剧《索玛花开》，在剧中饰演严谨认真的周林 。
2020年12月26日，与蔡文静、彭冠英主演的都市情感悬疑剧《阳光之下》在芒果TV播出，剧中饰演小武 。
2021年6月13日，参演电视剧《百炼成钢》； 7月11日，参演的电视剧《北辙南辕》播出 ；10月18日，参演的电影《疯狂的葬礼》开机 ；10月31日，参演的电影《英雄年代之九龙秘钥》在爱奇艺VIP会员频道独家上映播出 。
2022年1月27日，领衔主演的现实主义女性悬疑话题剧 《江照黎明》在芒果TV播出 。