2004年，参演马景涛主演的清朝秘史剧《太祖秘史》，饰演叶赫贝勒金台吉 。同年，拍摄电视剧《非常24小时》，饰演一名日本人秋山峻 。
2005年，在神话剧《宝莲灯》中扮演东海八太子敖春 。夺得2005年度影视十佳新星 。
2006年上半年，由于拍戏受伤，刘冠翔迫不得已耽搁了半年的拍戏时间 。
2007年，已经完全康复的他在涿州和吴倩莲合作拍摄古装戏《北魏冯太后》，在其中饰演孝文帝拓跋宏 。
2009年，参演《新水浒传》，饰演出身底层的草根英雄拼命三郎石秀 。在剧中，刘冠翔蓄胡须操刀卖猪肉，无论相貌还是气质均与此前饰演的角色大不相同 。
2011年，主演《国家命运》，饰演两弹元勋邓稼先 。该剧是以两弹一星的发展历程为主线，真实再现中国人依靠自己力量研制试验原子弹、导弹和人造地球卫星的艰巨历程 。
2013年，在作家桐华小说《云中歌》改编的电视剧《大汉情缘》中出演城府颇深，思想缜密的大内总管于安 。
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