1978年10月6日出生于河南省鄭州，祖籍河南省林州市；

1985~1991年，就讀于鄭州市管城回族區(qū)實驗小學；

1991~1994年，就讀于鄭州市第三中學；

1994~1997年，就讀鄭州十一中，擔任班上團支書；

1997年畢業(yè)于鄭州十一中，后參軍，以超過當年地方重點院校錄取線31分的高分考入空軍長春飛行學院，成為一名女飛行員，也是建國以來，空軍在河南招收的首批女飛行員之一；

2001年畢業(yè)分配至廣空航空兵某師，現(xiàn)已飛行12年；

2010年，從15名候選人中脫穎而出，正式成為我國第二批航天員，并開始接受基礎理論、航天環(huán)境適應性、航天專業(yè)技術、飛行程序與任務模擬訓練等8大類幾十個科目的航天員訓練；

2012年3月，根據(jù)最終考核結果，劉洋入選神九乘組，代號03，主要負責空間醫(yī)學實驗的管理；

2012年6月12日，媒體報道，劉洋和來自山東煙臺的王亞平成為中國首批女航天員熱門人選；

2012年6月15日下午，中國載人航天工程指揮部宣布，男航天員景海鵬、劉旺和女航天員劉洋，將組成飛行乘組，執(zhí)行神九與天宮一號載人交會對接任務。劉洋主要是在執(zhí)行手控交會對接的時候進行監(jiān)視、支持。除此之外，劉洋在長達十三天的飛行任務中還承擔科學實驗任務；

2013年2月1日，劉洋當選為2012中華兒女年度人物；

2016年8月30日，全國婦聯(lián)十一屆五次執(zhí)委會議，劉洋當選為全國婦聯(lián)兼職副主席。

劉洋的父親劉士林原為鄭州市第一食品機械廠技術科的助理工程師，母親牛喜云原是鄭州輕型汽車制造廠職工，都已退休。

劉洋在“情系國防好家庭”的發(fā)言中透漏她當媽媽了。她在發(fā)言中表示作為家庭中的女兒、妻子和母親，她更加懂得有國才有家，皮之不存毛將焉附的道理。

2004年，劉洋走進了婚姻殿堂，丈夫張華是她空軍武漢某部的戰(zhàn)友，是一個宜昌人。

2015年2月10日，劉洋出現(xiàn)在中央人民廣播電臺音樂廳內(nèi)，在發(fā)言中她表示“作為家庭中的母親”，隨后她也向《環(huán)球時報》確認自己已經(jīng)是母親了。

2012年，劉洋以主講嘉賓的身份首先亮相中央電視臺聯(lián)合制作的電視節(jié)目《開學第一課》，與全國中小學生見面。

2012年9月8日，天津大學生運動會開幕式隆重舉行，劉洋領銜神九航天員助陣。

選拔劉洋的時候是我去面試的，有一個細節(jié)給我留下了很深刻的印象。當時，我們在他們部隊進行面試的時候，有個環(huán)節(jié)是考她們的英語口語。我們先面試的是另一個女飛行員。當面試劉洋的時候，沒想到，她很坦然地對我們考官說，先面試的那個飛行員已經(jīng)和她講了你們要問的一些口語題目，請你們出新的題目。這一刻，我頓時感到了她的誠實和可愛。她認為戰(zhàn)友互相之間競爭是良性的，誠實是第一位的。（楊利偉評）

劉洋才兩年的航天員，工作訓練要追上我們十幾年學的內(nèi)容，不太可能。但是她利用兩年時間，周末都沒有休息，把所有的課程、十幾個系統(tǒng)都趕齊了，和我們步調一致，完全達到了執(zhí)行飛行任務的能力。（景海鵬評）

劉洋給她的印象樸實較真而且大膽，劉洋的話很少，平日里衣著打扮很樸素，單從外表看，很是不起眼。（李風云評）