1999年，合作陶虹、徐峥在电视剧《春光灿烂猪八戒》中饰演吴刚。2000年，主演由郑大圣执导的电影《王勃之死》并夺得第十届金鸡百花电影节最佳电视电影奖。2001年，与巍子、江珊等合作参演电视剧《温柔陷阱》的拍摄，再剧中饰演余奇亮。同年，还出演《天网孽情》、《女人汤》两部电视剧，分别饰演杜强和林汤头。2002年，合作林心如、蒋勤勤出演电视剧《半生缘》，在剧中饰演方一鹏。2003年，与焦恩俊、黄海波、姚安濂联袂主演电视剧《凤求凰》，在剧中饰演汉武帝。同年，与徐帆联袂主演电视剧《越走越好》，饰演男主角刘英凯。

2004年，合作焦恩俊、曹骏、舒畅出演古装神话电视剧《宝莲灯》，在剧中饰演沉香之父刘彦昌，该剧在央视播出并取得了最高9.1%的收视率，并获得第十一届“亚洲电视大奖”最佳电视剧奖等荣誉。同年与程前、寇世勋合作出演电视剧《上海风云》，饰演李庭龙。2005年，刘小锋出演国家话剧院从百老汇同步引进的话剧《怀疑》，饰演弗林神父，这是国家话剧院首次起用“外援”担纲话剧的主要角色。同年，刘小锋作为个体演员主演电视剧《密令1949》，该剧是国家话剧院进军电视剧的开山之作。还与刘涛、陈紫函、潘粤明联袂主演神话电视剧《白蛇传》饰演法海。

2006年，主演电视剧《英雄虎胆》，饰演侦察科长曾泰。同年，与印小天、吴越等联袂主演电视剧《大院子女》。2007年，主演电视剧《重庆谍战》，饰演特工秦敖。同年，与金巧巧合作电视剧《爸爸不容易》，饰演王劲。2008年，出演电影《盘尼西林1944》，饰演军统汉奸高家驹。也凭借这部电影，刘小锋获得第9届金鹿奖最佳男配角奖。同年，主演电视剧《利剑》，饰演卧底将军吴克峰，该剧于2010年02月24日在央视八套首播。2009年，刘小锋担任第十二届电影表演艺术学会奖“金凤凰奖”评委。同年，与郭晓冬、秦岚、张萌联袂主演电视剧《红色电波》饰演刘永强。还出演由张国立自导自演的电视剧《相伴》，在剧中饰演赵洪山。2010年，刘小锋作为唯一的演员评委出席第10届长春电影节。同年，还与于和伟、谷智鑫、胡军合作主演电视剧《中国1921》，饰演中华民国国父孙中山。2011年6月5日，刘小锋参加了中央电视台军事频道2011年度《女枪王》颁奖典礼。同年，还与陈紫函、薛佳凝、寇振海联袂主演《黎明绝*》，刘小锋一人分饰两角，饰演廖少侠和赵红旗。