2012年9月,参演电影节文艺片《飘落的羽毛》担当女一号,这是刘小小首次担当电影的女一号,也是首次参加胶片电影的拍摄。2012年8月27日,文艺电影《飘落的羽毛》在第37届蒙特利尔电影节举办了首映式[8] ,此次入围蒙特利尔电影节“最佳处女作”主竞赛单元。电影中扮演了一个完全纯粹的傣族女孩。2013年,投资达1.2亿的电视剧版《十月围城》正式对外宣布刘小小为剧中女一号,与钟汉良、张晓龙、吴孟达、吴刚等演员搭戏,饰演一个野蛮千金区舒云。2013年8月,刘小小主演的文电影《飘落的羽毛》入围蒙特利尔电影节“最佳处女作”主竞赛单元,并在加拿大举办了首映式。2014年电视剧《十月围城》正式播出,刘小小饰演的区舒云引起了广泛的关注。2015年凭借曾出演电影《情比山高》荣获好莱坞国际电影节“最佳新晋女演员”