명지대학교 재학 시절 일격 전통무예 동아리에 소속되었다고 하며, 1998년 SBS '최고의 밥상', KBS 캠퍼스 영상가요에 개그맨 이승윤[5]과 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.
예능에서 보여지는 모습을 보면 자상하고 긍정적인 성격이다. 화생방이나 목봉체조와 같은 극한의 힘든 훈련을 앞두고 풀 피리를 분다거나 키 높이가 맞지 않아 죽을 고생을 하는 전우와 살짝 자리를 바꿔주거나 하는 모습에서는 깊은 배려와 여유가 느껴진다. 진짜 사나이에서 당시 병아리 병사였던 박형식을 고된 훈련 속에서도 친형처럼 따뜻하게 이끌어주었고, 군대간 외국인 샘 해밍턴이 일병 진급 뜀걸음 심사에서 한참을 뒤쳐서 불합격의 위기에 있을때 샘을 돕기 위해 뒤로 돌아가 함께 한참을 뜀걸음을 뛰어 완주해주었다. 샘이 이후 소감을 말할 때 '류수영 일병에게 특히 미안합니다. 분명히 합격할 수 있었는데 저 때문에 불합격했습니다. 그래도 매우 감사합니다. 저를 지켜주셔서...'라고 눈물을 흘렸다. #
라디오 스타에서 자신을 하나하나 잘 가르쳐 준 선배는 처음이고 너무 고마웠다는 서인국의 발언 등등. 당시 라디오 스타에 나와서 (아들 녀석들) 차력을 선보일때 유쾌하면서도 조근조근하게 웃기는 도른자의 면모를 보여주어 의외의 매력을 선사해주었다. #
또한 승부욕이 강한 모습도 보이는데 진짜 사나이에서 박형식에게 "그리고 너!" 하는 모습에서 그 동안의 다정한 모습과는 다른 면목을 목도한 시청자들이 이게 본 성격 아니냐는 얘기를 한것도 보인다. 하지만 그 정도의 승부욕은 당연하다면 당연할 수도 있는 것. 더구나 방송에서는 장혁과 함께 각각 유격왕, 퍼펙트 가이로 불리니 은근한 라이벌 구도를 그렸었던 것이다. 실제로도 명랑소녀 성공기에서 본인이 맡은 오준태는 한기태 역의 장혁과 대립하는 구도를 형성했었다. 특히 편스토랑에서도 여성들의 로망 팔뚝 힘줄을 머랭치는데 쓴다며 재능낭비라고도 한다.