宣統(tǒng)三年（1911）10月，武昌起義成功，各省響應(yīng)。11月，百泉與陳乙白等策動滬軍反正，共推陳其美為滬軍都督。

民國4年（1915）12月，袁世凱復(fù)辟稱帝。百泉與韓恢等擁護(hù)孫中山《討袁檄文》，在上海與�；逝烧归_激烈斗爭。次年，被派往蘭州進(jìn)行反袁活動。民國六年（1917），孫中山在廣州就任大元帥，百泉與挺進(jìn)軍司令韓恢同往汕頭，任該軍秘書長及參謀長。陳炯明叛亂時，孫中山任韓恢為討逆軍總司令，恢邀百泉主持軍務(wù)。不久，韓恢遭齊燮元?dú)⒑�，百泉先后在天山陜軍司令部、廣東建設(shè)部及國民革命軍司令部任總贊及秘書長等職。

民國13年（1924），孫中山指派百泉為中國國民黨第一次全國代表大會陜西代表（會場座號173）。14年（1925），國民政府成立，百泉任政治訓(xùn)練部秘書。15年（1926），隨國民革命軍北伐至漢口。蔣介石殘害國民黨左派，總政治部主任鄧演達(dá)被捕殺，百泉亦受株連被捕，關(guān)押于廣東東山監(jiān)獄，其漢口住宅遭到搜查。幸賴家人先期焚毀文件書刊，致搜查一無所獲，百泉始得獲釋。但經(jīng)此番囹圄之災(zāi)與清黨之禍，對政局失望灰心，從此脫離國民黨上層。自民國16年（1927）下半年，至民國19年（1930）底，先后任交通部閩粵特派員、汕頭電報(bào)局局長，以及福建、天津、山東等省市電政管理局監(jiān)理等。

民國20年（1941），國民政府監(jiān)察院長于右任，委百泉為該院調(diào)查專員，百泉遂在南京定居。

劉百泉關(guān)心故鄉(xiāng)公益事業(yè)，主持“陜南旅京同鄉(xiāng)會”的工作，對在京陜南青年莫不給予幫助和扶持。民國23年（1934），在京學(xué)生王紹烈等反映，西鄉(xiāng)縣午子山珍貴林木白皮松被濫伐，百泉立即致信陜西省主席邵力子及駐漢中警備司令趙壽山。不久，司令部關(guān)于嚴(yán)禁砍伐白皮松的布告，貼在午子山下。民國24年（1935），《續(xù)修陜西通志稿》編成，志稿視辛亥革命為“亂變”，百泉義憤填膺，與在京同鄉(xiāng)薛祥綏等，撰文歷數(shù)其紕繆，并以“陜南旅京同鄉(xiāng)會”名義致書邵力子，要求勘誤，以正視聽。

抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后，百泉雖回歸故鄉(xiāng)，監(jiān)察院仍保留其調(diào)查專員的職務(wù)。居家4年，剛直之性依舊，曾面斥劣紳范鳴岐，拍案聲驚動四座。國民黨西鄉(xiāng)縣黨部書記長趙壽階?職拜訪，百泉直言告誡：“不能坐黨官，要了解民間疾苦�！�

民國31年（1942）6月18日，百泉患腦溢血病逝，終年65歲。