2010年，凭借年代剧《娘妻》获得江苏电视剧颁奖典礼“最佳男演员奖”。 2011年，因在都市情感剧《千山暮雪》中饰演“莫绍谦”一角而获得关注。
《千山暮雪》
2012年，主演的爱情喜剧电影《HOLD住爱》在七夕情人节当天上映，这也是刘恺威在中国内地上映的第一部电影，影片上映首日取得了2000余万的票房，成为2012年七夕档上映影片票房冠军 ;2月，主演古装爱情剧《画皮之真爱无悔》;9月，主演的战争偶像剧《战火西北狼》播出 ;11月，主演古装轻喜剧《江南四大才子》，饰演才华横溢的唐 伯虎;12月，主演的古装剧《美人无泪》在江苏卫视播出 ;同年，刘恺威还首次担任制片人，制片并主演了刘恺威工作室承制的都市商战悬爱剧《盛夏晚晴天》;并演唱该剧的主题曲《盛夏的天空》以及插曲《如果爱老了》。
2013年他参演了抗战剧《喋血孤岛》，在剧中饰演有着坚定革命信仰的冷面教官麦客;5月3日，刘恺威第二部制片并主演的电视剧《一念向北》正式开机拍摄，刘恺威在剧中饰演腹黑、神秘的男主角陆向北;8月，主演都市豪门奇情剧《风云天地》，该剧是刘恺威回归TVB后的首部作品;剧中刘恺威饰演有点病态的曹家二公子曹志远 ;之后，主演都市家庭情感剧《妻子的秘密》，在剧中饰演有情有义、纯洁善良的豪门少爷黎明朗;12月，主演浪漫动作偶像剧《千金女贼》，在剧中饰演黑帮老大白正擎。
《抓住彩虹的男人》
2014年4月，主演悬疑爱情剧《抓住彩虹的男人》，在剧中饰演表面冷酷无情，内心却温柔绅士的江余;8月，主演都市生活情感剧《你是我的姐妹》，剧中刘恺威改变银幕上的高富帅形象，饰演随性洒脱、玩世不恭的草根青年石天明;11月，主演爱情剧《两生花》，在剧中饰演英俊痴情的暖男建筑师秦漠。
2015年3月，主演电视剧《蜂鸟出击》，他在剧中饰演的罗少卿具有外科医生以及共产党地下组织负责人的双重身份;6月，客串黄伟杰执导的抗日战争剧《你的传奇之危机四伏》;8月，出演古龙的经典作品《飞刀又见飞刀》改编的同名电视剧。11月底，出演现代剧《柠檬初上》。
《柠檬初上》
2016年2月1日，刘恺威主演的根据匪我思存同名小说改编的古装爱情剧《寂寞空庭春欲晚》播出，他在剧中饰演一代帝王康熙。6月16日，主演都市话题剧《周末父母》，在剧中饰演时尚杂志的资深编辑于致远。10月，主演东方传奇仙侠剧《莽荒纪》，在剧中饰演天赋秉然、功夫超群的纪氏部落领主之子纪宁 。
2017年4月，刘恺威主演的都市情感悬疑律政剧《继承人》播出，他在剧中饰演性格豪迈、不拘小节的继承法精英律师郑昊。
