명지대학교 재학 시절 일격 전통무예 동아리에 소속되었다고 하며, 1998년 SBS '최고의 밥상', KBS 캠퍼스 영상가요에 개그맨 이승윤과 대학생 출연자로 나온 게 인연이 되어 방송에 입문해 MBC 시트콤 《깁스 가족》 에 캐스팅되어 '레지던트 2' 역으로 처음 출연하였고, 비슷한 시기에 SBS 아침드라마 《사랑과 이별》 의 남자 주인공으로 발탁되면서 연기 생활을 시작했다. 데뷔시에는 정우성을 닮은 외모로 유명세를 타기 시작했다.

2002년 3월 장나라 주연의 SBS 드라마 명랑소녀 성공기에 악랄한 서브남주 오준태로 캐스팅되었고, 악역연기로 주목을 받았다. 게다가 이 드라마가 시청률 40%를 가볍게 넘기는 대박 드라마가 되었다. 2008년 10월 27일 육군으로 입대하여 전투경찰로 군 복무를 마치고 2010년에 전역했다. 육군훈련소에 있는 도중 랜덤으로 차출되어서 종로경찰서에서 복무했다고 한다.

환생-NEXT의 고려시대 편에서 박예진과의 로맨스 연기는 류수영을 본격적으로 알리기 시작하는 계기가 되었다. 이로 인해 디시인사이드에서는 아예 류수영과 박예진의 갤러리를 따로 개설하지 않고 아예 류수영&박예진 갤러리로 합쳐서 개설했었고 이게 지금도 계속 유지되고 있다. 여담으로, 두 사람은 이후 MBC 수목드라마 마이 프린세스에도 같이 출연했다.

2013년 예능 리얼입대 프로젝트 진짜 사나이와 드라마 투윅스에 출연했다. 2015년 3월 23일, 박하선과 5개월 째 만남을 갖고 있음이 밝혀졌으며, 드라마 투윅스에 출연한 게 인연이 되었다.

SBS 프로그램 식사하셨어요에 출연하여 가장 기억에 남는 작품이 무엇이냐는 질문에 비록 카메오로 출연했지만 영화 변호인을 가장 기억에 남는 작품으로 꼽았다. 비공개 결혼식 후 2017년 4월 25일에 박하선의 임신 소식을 전하였다. 2017년 8월에 득녀했다.