2006年3月5日,大型古装题材电视剧《少年杨家将》开拍,刘诗诗在剧中饰演温柔贤淑“罗氏女”。在2006年7月开拍的2006版《射雕英雄传》在拍摄期间胡歌遭遇车祸而无法进行《射雕英雄传》的拍摄工作, 8月31日剧组正式被迫停工。2007年8月31日正式复拍。该剧于2008年9月18日晚正式亮相江苏综艺频道。尽管历经波折,但播出时仍然备受关注。刘诗诗在《射雕英雄传》中饰演“穆念慈”,她也因主演此剧而广受关注。
2006年12月,《聊斋奇女子》开拍,在剧中刘诗诗一改往日给人留下的柔弱形象,在最具青春气息的第二单元《辛十四娘》中挑大梁,化身为一名活泼、狡黠、美艳的狐仙辛十四娘。长袖善舞的她在剧中还发挥所学优势自编了一段群舞,以惊艳的造型亮相,这段剧情在播出时广受观众好评,被誉为《辛十四娘》的点睛之笔。该剧在播出后,百度贴吧中刘诗诗等主演的《辛十四娘》单元在“你最喜欢哪个单元”的投票调查中,以40.6%的票数位居第一。据新浪网数据显示,该剧在四川卫视播出时打破了2007年的收视纪录。