2014年2月主演陈思诚执导的电影《北京爱情故事》出道[2]  ，凭借该片入围第21届北京大学生电影节最佳新人奖[3]  。2015年2月加盟湖南卫视国防教育特别节目《真正男子汉》[3]  ；5月与王宝强合作主演双男主悬疑喜剧电影《唐人街探案》[4]  ，凭借该电影入围第19届上海国际电影节亚洲新人奖最佳男演员[5]  ，该片中国内地票房8.23亿元[6]  ；7月以专业和文化双料第一名的成绩被中央戏剧学院录取[7]  。2016年主演悬疑爱情电影《双生》

2016年1月23日，与陈都灵合作主演悬疑爱情电影《双生》[8]  ，刘昊然在影片中一人分饰两角，挑战饰演一对性格和内心复杂反差比较大的双胞胎兄弟[23-24]  。1月30日，刘昊然为苏宁易购代言的广告开始在各大电视台播出[25]  ，他与吴莫愁合唱了广告主题曲《猴厉嗨》[26]  。3月，受邀成为爱奇艺自制纯网综艺《大学生来了》节目形象大使，并代表节目组走进全国大学校园招幕“特赞队员”[27-29]  。4月10日，担任中国电影导演协会2015年度表彰大会主持人[21]  。5月11日，刘昊然受邀担任第十四届“半夏的纪念”北京国际大学生影像展形象推广大使[31]  。5月23日，刘昊然参加共青团中央、中央电视台主办的爱国歌曲“建党95周年”活动节目录制，在天安门广场高歌《我们是共产主义接班人》和《共青团员之歌》[32-33]  。6月8日，刘昊然为丝芙兰SEPHORA拍摄的广告大片曝光[34]  。6月16日，刘昊然成为Intel中国形象大使，联合好莱坞电影魔兽制作团队为Intel英特尔拍摄的定制版“Intel+魔兽”两分十秒完整版广告大片曝光[35]  。6月17日，刘昊然作为最佳男演员提名者参加了上海国际电影节亚洲新人奖颁奖典礼[36]  。6月18日，刘昊然出席电影《双生》国际主创媒体发布会[37]  。6月19日，携其主演的电影《双生》出席上海国际电影节闭幕式[