少時以通《詩》、《書》，能屬文，為成帝召見，任黃門郎。河平中，受詔與父劉向領(lǐng)校群書，講六藝傳記，諸子、詩賦、數(shù)術(shù)、方技，無所不究。向死，復(fù)為中壘校尉。哀帝初即位，為大司馬王莽推舉，任侍中太中大夫，遷騎都尉、奉車光祿大夫。自此繼承父業(yè)、復(fù)領(lǐng)《五經(jīng)》，集六藝群書，種別為《七略》，為我國歷史上第一部圖書分類目錄。曾建議為《左傳》、《毛詩》、《古文尚書》等古文經(jīng)設(shè)學(xué)官，遭今文博士反對，未成。后因得罪執(zhí)政大臣，懼誅，出任河南太守，以宗室不宜典三河，徙守五原。后復(fù)轉(zhuǎn)涿郡，歷三郡守。數(shù)年，以病免官。少時與至莽俱為黃門郎，王莽執(zhí)政后，任右曹太中大夫，遷中壘校尉、羲和、京兆尹，封紅休侯，后為國師。地皇末年（23年），謀誅王莽，事泄后自殺。今存《遂初賦》、《列女頌》等，另有天文著作《三統(tǒng)歷譜》。