大學任教時先後主講過《原子物理學》、《數學物理方法》、《高等量子力學》、《激光物理》、《非線性光學》等本科和研究生課程十余門，指導碩士研究生8人。
在激光等離子體自生磁場的國際前沿研究領域中，將自生磁場理論開拓性應用到激光等離子體中，獲得了與實驗相吻合的開創性成果。其成果具有重要的理論意義和應用價值，並在國內外等離子體物理領域得到了較高的學術評價，英國牛津大學、俄羅斯科學院、德國科學院、瑞士 Umea大學以及日本Kyushu大學的同行專家對她的研究工作給予很大關註，並邀請她進行合作研究。
2003年3月起，與父親劉運來開始聯袂“上會”，劉運來為第十屆全國政協委員，劉三秋為第十屆全國人大代表。