中国戏剧家协会会员，北京市剧协会员。 早年曾在华北大学美术科学习西画，后拜师著名画家许麟庐先生习国画。在一次联欢会上，牛星丽显露出表演天赋，被调入戏剧科。1952年起，在北京人艺当演员。他先后在话剧《虎符》中扮演朱亥，《智取威虎山》中扮演孙达得，《骆驼祥子》中扮演大个子，《茶馆》中扮演康六等。长期的舞台实践，众多配角形象的塑造为他积累了丰厚的舞台经验。在电视连续剧《末代皇帝》中，牛星丽成功塑造了一位为“末代王朝”殉葬的忠实奴才形象，并由此获得第九届全国电视剧“飞天奖”最佳男配角奖。