Лю начала заниматься биатлоном в 1992 году, а на международном уровне выступает с 1999 года. Улучшая год от года свои показатели, в сезоне 2003/2004 Лю Сяньин заняла 16 место в общем зачёте Кубка мира — невиданный результат для китайских биатлонисток. Следующий сезон оказался для неё ещё более успешным: она стала вице-чемпионкой мира в гонке преследования и заняла шестое место в общем зачёте Кубка мира. В дальнейшем наблюдался некоторый спад в её результатах.