劉磊高中時就讀于“十冠王”清華大學附屬中學，畢業(yè)后進入清華大學征戰(zhàn)CUBA聯(lián)賽。

在2011年世界中學生籃球錦標賽上，清華附中男籃決賽對陣法國男籃，劉磊得到全場最高的20分，幫助清華附中男籃摘得桂冠。在入選清華大學男籃之后，劉磊幫助球隊奪得2013年全國中學生運會冠軍。

2016年，劉磊幫助清華大學男籃奪得第18屆CUBA聯(lián)賽全國總冠軍，在2016年CUBA全國半決賽中，劉磊砍下15分（3分球4中4）幫助清華大學78-75險勝擁有谷玥灼的中國民航大學，在決賽中劉磊再度命中4計三分球（7中4）獨攬19分助清華大學70-64險勝擁有王洪的太原理工大學奪冠。

2017年8月2日，2017年第3屆CBA選秀大會在北京舉行，劉磊被江蘇肯帝亞俱樂部選中。