劉曉彤是近期北京女排隊中湧現出的年輕優秀主攻手，她的扣球力量很足，是隊中的主要得分手。2009年劉曉彤受到中國女排主教練蔡斌的青睞，曾入選中國女排集訓隊。
2009-2010賽季全國女排聯賽，在主力選手薛明和曾春蕾因傷缺陣的情況下，劉曉彤承擔起了全隊主要的得分任務。
2010-2011賽季在主教練蔡斌的帶領下幫助北京女排奪得甲B冠軍。
2011-2012賽季，作為主力球員獲得全國女排聯賽第八名。
2012-2013賽季，劉曉彤與曾春蕾、薛明、喬婷等主力通力合作獲得全國女排聯賽第四名，實現歷史突破。
2013年4月28日公佈的新一屆中國女排23人大名單中，劉曉彤榜上有名並參加集訓。
2014年劉曉彤再度入選郎平執教的國家隊。2014年世界女排大獎賽，中國隊以分站賽第二的成績入圍在東京舉行的總決賽。為了鍛鍊板凳深度，主教練郎平讓朱婷、惠若琪、魏秋月和徐雲麗四名主力留守國內，帶領二線陣容出戰總決賽。儘管年輕的中國隊在總決賽上取得2勝3負第五名的戰績，但首次擔綱主力主攻的劉曉彤敢打敢拼打一場進一步，在對壘巴西、土耳其和俄羅斯三強的比賽中都是球隊的最佳得分手。劉曉彤在最佳得分排行榜上位列第5是本隊僅次於接應曾春蕾的二號得分手，最佳扣球排名榜以46.1%的成功率力奪榜首。能夠入圍最佳陣容，對劉曉彤是極大的肯定，對其樹立挑戰強手的信心很有幫助。
2014年女排世錦賽，由於惠若琪和朱婷表現穩定，劉曉彤作為主攻替補鮮有出場機會。中美決賽，朱婷一度被對手抑制，中國隊0-2落後。劉曉彤在第三局獲得首發的機會，她的跳發和進攻都表現不俗，與隊友合作以25-16扳回一局，但在第四局第一次技術暫停後劉曉彤出現了波動，兩次進攻失誤和兩次被攔，中國隊連丟4分，此後被朱婷再次換下。作為年輕球員，劉曉彤也透過世錦賽這樣的大賽積累了經驗。
2015年，劉曉彤再度入選中國女排大名單但不參加集訓。由於替補接應楊方旭在大獎賽埼玉站意外受傷，主教練郎平被迫讓張常寧改打接應，主攻位置缺少了替補，這也給了劉曉彤機會。此後，劉曉彤被征戰入隊參加大獎賽總決賽，由於簽證問題和倒時差，總決賽上劉曉彤發揮並不如2014年那樣出彩，但由於楊方旭意外受傷，隊長惠若琪出征前一天因心臟不適確定無緣世界盃，中國隊兩端邊攻手人員緊缺，劉曉彤有幸踏上世界盃征程。
世界盃期間，劉曉彤主要作為張常寧的替補，在張常寧進攻受阻一傳壓力大的情況下，替補上去幫助中國隊度過卡輪。劉曉彤在生死戰中俄之戰的比賽中替補上去缺乏信心，關鍵分有機會的情況下手軟不敢下球浪費了機會，這一場比賽飽受爭議。
收官戰中日對決，日本隊拼得很兇，中國隊依舊陷入困境，劉曉彤再次頂替張常寧上場，這一次她的跳發球和進攻都更加果斷，也幫助中國隊領先比分確定了優勢，最終為中國隊如願奪冠做出了自己的貢獻。
2016年，劉曉彤參加了瑞士女排精英賽，表現有起伏。另外，在世界女排大獎賽分站賽也有未能進入參賽名單的時候，隨後進入總決賽參賽名單並主打接受教練組考察，雖然女排二組陣容獲得大獎賽第5名，但劉曉彤憑藉突出的跳發能力以及攻守相對平衡的特點獲得了教練組的肯定，進入了里約奧運會的12人參賽名單，這也是她的首次奧運之旅。
劉曉彤是近期北京女排隊中湧現出的年輕優秀主攻手，她的扣球力量很足，是隊中的主要得分手。2009年劉曉彤受到中國女排主教練蔡斌的青睞，曾入選中國女排集訓隊。
2009-2010賽季全國女排聯賽，在主力選手薛明和曾春蕾因傷缺陣的情況下，劉曉彤承擔起了全隊主要的得分任務。
2010-2011賽季在主教練蔡斌的帶領下幫助北京女排奪得甲B冠軍。
2011-2012賽季，作為主力球員獲得全國女排聯賽第八名。
2012-2013賽季，劉曉彤與曾春蕾、薛明、喬婷等主力通力合作獲得全國女排聯賽第四名，實現歷史突破。
2013年4月28日公佈的新一屆中國女排23人大名單中，劉曉彤榜上有名並參加集訓。
2014年劉曉彤再度入選郎平執教的國家隊。2014年世界女排大獎賽，中國隊以分站賽第二的成績入圍在東京舉行的總決賽。為了鍛鍊板凳深度，主教練郎平讓朱婷、惠若琪、魏秋月和徐雲麗四名主力留守國內，帶領二線陣容出戰總決賽。儘管年輕的中國隊在總決賽上取得2勝3負第五名的戰績，但首次擔綱主力主攻的劉曉彤敢打敢拼打一場進一步，在對壘巴西、土耳其和俄羅斯三強的比賽中都是球隊的最佳得分手。劉曉彤在最佳得分排行榜上位列第5是本隊僅次於接應曾春蕾的二號得分手，最佳扣球排名榜以46.1%的成功率力奪榜首。能夠入圍最佳陣容，對劉曉彤是極大的肯定，對其樹立挑戰強手的信心很有幫助。
2014年女排世錦賽，由於惠若琪和朱婷表現穩定，劉曉彤作為主攻替補鮮有出場機會。中美決賽，朱婷一度被對手抑制，中國隊0-2落後。劉曉彤在第三局獲得首發的機會，她的跳發和進攻都表現不俗，與隊友合作以25-16扳回一局，但在第四局第一次技術暫停後劉曉彤出現了波動，兩次進攻失誤和兩次被攔，中國隊連丟4分，此後被朱婷再次換下。作為年輕球員，劉曉彤也透過世錦賽這樣的大賽積累了經驗。
2015年，劉曉彤再度入選中國女排大名單但不參加集訓。由於替補接應楊方旭在大獎賽埼玉站意外受傷，主教練郎平被迫讓張常寧改打接應，主攻位置缺少了替補，這也給了劉曉彤機會。此後，劉曉彤被征戰入隊參加大獎賽總決賽，由於簽證問題和倒時差，總決賽上劉曉彤發揮並不如2014年那樣出彩，但由於楊方旭意外受傷，隊長惠若琪出征前一天因心臟不適確定無緣世界盃，中國隊兩端邊攻手人員緊缺，劉曉彤有幸踏上世界盃征程。
世界盃期間，劉曉彤主要作為張常寧的替補，在張常寧進攻受阻一傳壓力大的情況下，替補上去幫助中國隊度過卡輪。劉曉彤在生死戰中俄之戰的比賽中替補上去缺乏信心，關鍵分有機會的情況下手軟不敢下球浪費了機會，這一場比賽飽受爭議。
收官戰中日對決，日本隊拼得很兇，中國隊依舊陷入困境，劉曉彤再次頂替張常寧上場，這一次她的跳發球和進攻都更加果斷，也幫助中國隊領先比分確定了優勢，最終為中國隊如願奪冠做出了自己的貢獻。
2016年，劉曉彤參加了瑞士女排精英賽，表現有起伏。另外，在世界女排大獎賽分站賽也有未能進入參賽名單的時候，隨後進入總決賽參賽名單並主打接受教練組考察，雖然女排二組陣容獲得大獎賽第5名，但劉曉彤憑藉突出的跳發能力以及攻守相對平衡的特點獲得了教練組的肯定，進入了里約奧運會的12人參賽名單，這也是她的首次奧運之旅。