刘亦菲的父亲安少康出生于医学世家，他精通法文，曾任武汉大学的法文教授；她的母亲刘晓莉是武汉歌舞团的独舞演员，擅长表演民族、古典、芭蕾各种形式的舞蹈；她的表姨周雯琼是80年代的珠影演员。
刘亦菲原名为安风，小名为茜茜。因父母离异，后随她的母亲刘晓莉改姓刘，她的姥姥为她取名刘茜美子。
1995年，年仅8岁的刘亦菲参加了中南商都第二届童花杯童装模特大赛，在参赛的1800多名少年儿童中以自己良好的表演水平和优越的形体条件夺得冠军 。
1997年，刘亦菲父母离异，刘亦菲从武汉市江岸区鄱阳街小学退学，随母亲远赴美国读书。因念书关系及待在美国时间较长，故刘亦菲母亲将其国籍改为美国。
1998年，刘亦菲在美国开始上中学 。
2002年，回国的刘亦菲参加了北京电影学院的招生考试，并且顺利通过了一试和二试。而在关键的三试中，参与招生工作的老师们还对她进行了中文读、说、听能力的测试。经过测试，刘亦菲的表现给老师们留下了很好的印象，并一致认为刘亦菲的能力完全能胜任四年的本科专业课程的学习，刘亦菲因此被北京电影学院正式录取。
2009年6月2日，刘亦菲在录制节目《背后的故事》时，首次公开承认自己有喜欢的人，但男方身份一直保密中。2015年8月5日，宋承宪表示：与刘亦菲刚刚开始交往，是相互正在了解的阶段 ，2018年1月25日，男方通过韩媒回应：两人因为繁忙的行程已分手。
