劉思慕1989年出生在中國黑龍江省哈爾濱,5歲移民加拿大。安大略省密西沙加長大。高中時期,就讀于多倫多大學附屬中學。2011年,以優異成績從西安大略大學毅偉商學院畢業。起初,在德勤會計師事務所擔任會計。
劉思慕2012年,開始進入演藝圈,先后出演《金氏便利店》,《蒼穹浩瀚》等電視劇。2021年,在漫威首部主打亞裔角色的超級英雄電影《尚氣與十環傳奇》中飾演主角徐尚氣,該角色是一名功夫大師,繼承十環保衛世界。2022年8月,劉思慕加盟詹妮弗·洛佩茲主演網飛新片《阿特拉斯》,飾演影片反派。2023年,主演動作喜劇片《死亡大樂透》。4月7日,主演的愛情片《唯一真愛》北美上映。7月21日,參演的真人版電影《芭比》在北美上映。2023年3月23日,主演的《盜竊大樂透》宣布開拍。
當地時間2022年1月20日,劉思慕在個人社交媒體發布自己感染奧密克戎。后康復。2022年下半年,與賈德·本德爾戀情曝光。
2020年1月31日,在社交媒體發文稱“病毒不會分裂我們,恐懼和偏見才會”,并配上一張武漢的圖片,為武漢人民打氣。武漢疫情爆發后,國外社交媒體上出現了一些帶有歧視性的評論。作為一名華裔演員,劉思慕此前就曾在社交平臺上發文怒懟,稱部分媒體對中國新型冠狀病毒的報道存在雙重標準,“新型冠狀病毒不是你往亞洲人身上潑臟水的理由”。2022年1月28日,劉思慕在社媒提及他在該時間點的2周前感染新冠,他的祖父母也在2021年因未能接種疫苗且感染新冠去世。