2009年，與石涼，陳奕霖合作出演警匪劇《緝毒先鋒》，在劇中飾演小喜鵲，而這也是劉海藍的首部影視劇作品。2010年，與任程偉，許晴合作出演年代情感劇《同齡人》。同年，參演由陳國星的災難片《冰雪11天》。

2011年，參演由王新民執導的民國戰爭片《鐵道游擊隊戰後篇》。隨後與周浩東、石文中合作出演警匪劇《暗線》。2012年，劉海藍在懸疑警匪劇《秘密追蹤》中，一人分飾兩個性格截然不同的角色，一個是文靜彬彬的艾麗，另一個是出國留學歸來開放叛逆的小貝；同年，與薩日娜，牛莉合作出演青春偶像劇《夏日狂奔》。

2014年，參演古裝傳奇探案劇《通天狄仁傑》，在劇中飾演蕭淑妃，是個陰狠善妒，專橫跋扈的角色；7月，在古裝愛情喜劇《美人製造》中，飾演大大咧咧的風塵女子秋月。

2015年，在抗戰傳奇劇《東江英雄傳》中，飾演舉手投足都透著魅力的妖艷女人陸瑩；9月，與朱泳騰，韓雪合作出演年代抗戰劇《衝出月亮島》；同年，出演張彤、雷正彪執導的抗戰懸疑劇《殊死七日》，在劇中飾演日軍特科情報官吉永鶴子。

2016年，主演魔幻懸疑片《都市封魔傳》，在劇中飾演勇斗魔鬼的肖玲。6月，參演網路懸疑片《警察鍋哥》，在劇中飾演溫柔嫵媚的劉香蓴。