本是明朝游擊，輔佐祖大壽守大凌河，天聰五年（1631），跟隨祖大壽出降，領(lǐng)命遷移到盛京。

崇德六年（1641），授刑部參政。次年分漢軍八旗，隸屬于漢軍鑲紅旗。

順治元年（1644），改授參領(lǐng)，予世職三等輕車都尉。順治二年（1645），授天津兵備道。順治三年（1646），擢南贛巡撫。

順治四年（1647），遣副將劉伯祿、徐啟仁等剿捕瑞金、石城，興國、龍安，寧都、上猶諸州縣土寇，克魚骨、蓮花、丁田、鉤刀嘴諸寨，斬偽都督葉南枝、偽軍門劉志諭、劉飛等。

順治五年（1648）正月，江西總兵金聲桓、副將王得仁在南昌叛亂，江西諸郡縣皆附，外連閩、粵，贛州介其間。王得仁以二十萬人來攻贛州，劉武元指揮守城。劉武元城守三月，糧盡，斥家財(cái)佐軍，勵(lì)士卒奮戰(zhàn)，遂破王得仁兵。王得仁退屯東山，引武元空城出戰(zhàn)，將設(shè)伏邀擊。武元知其謀，天未明，兵數(shù)百持炬為前驅(qū)，得仁兵望見，伏盡出，力戰(zhàn)，王得仁中創(chuàng)遁走。金聲桓聞清軍已至九江，謀退保南昌，劉武元出奇兵襲其后，敗之太湖港，斬獲無數(shù)。

十月，廣東總兵李成棟叛亂，自惠州陷南雄，以廣東諸邑響應(yīng)南明桂王朱由榔，結(jié)洞蠻土賊，復(fù)來攻打贛州，眾號(hào)百萬。劉武元乘敵扎營未穩(wěn)，先出兵數(shù)百撓之，后夜縋城出死士劫破十馀壘，令諸將分兵東、西、南三門出戰(zhàn)，大破之，李成棟以數(shù)騎走。敘功，加右都御史，兼兵部侍郎，賜紫貂冠服、甲胄、佩刀、鞍馬。

順治六年（1649），征南大將軍譚泰攻克南昌，遣副都統(tǒng)覺善等與劉武元會(huì)師，克信豐，李成棟遁走，墮水死。劉武元分遣副將先啟玉、參將鮑虎、游擊左云龍等捕李成棟馀黨，定瑞金、雩都、崇義諸縣。進(jìn)攻梅嶺，破木城五，獲李成棟部將偽總兵劉治國。

順治七年（1650），平南王尚可喜奉命由南安征伐廣東，劉武元遣副將栗養(yǎng)志以兵從，克南雄、韶州二府。

金聲桓叛亂時(shí)，土賊彭順慶踞寧都，偽稱軍門，窺伺郡邑。劉武元遣將往撫，彭順慶負(fù)固不下。至是，遣副將高進(jìn)庫、游擊楊繼、洪起元等攻克寧都，斬彭順慶。

流賊羅榮自明末倡亂楚、粵間，號(hào)閻王總，聚眾數(shù)萬，踞大庾縣之云山，結(jié)寨二十余，偽稱五軍都督，劫掠上饒、崇義、南康、信豐、龍南諸境。劉武元遣副將楊遇明、劉伯祿、賈熊、董大用等分布伏兵，截其去路。乃合兵搗賊巢，斬羅榮及偽官百余，其脅從皆就撫。

敘平廣寇功，加太子太保、兵部尚書。三遇恩詔，進(jìn)世職一等輕車都尉，加一云騎尉。

順治十年（1653），因疾還京。順治十一年（1654），卒，年五十二。贈(zèng)少保，蔭一子入國子監(jiān)，謚明靖。

張廷玉：國初民志未壹，諸依山海險(xiǎn)岨而起者，往往自讬於明遺，要之為民害，廓清摧陷，封疆之責(zé)也。國英（李國英）定四川，合師討茅麓山，績最高。劉武元守贛州，庫禮守淮安，胡全才守漢中，御寇全城，亦其亞也。申朝紀(jì)等捕治土寇，皆能勤其官者。若劉清泰策鄭成功，謂挾怨而叛，殊不中事理。陳錦屢勝而挫，遽為何人所賊，防衛(wèi)亦稍疏矣。

《清史稿卷二百四十·列傳二十七》

《清史列傳卷七十八一·貳臣傳甲編》

《欽定八旗通志卷二百三·大臣傳六十九》

長子：劉瀇（？~1667），襲世職�？滴跞�年（1664），上疏述父劉武元于賊犯贛州時(shí)，率眾御戰(zhàn)，保全危城，未邀優(yōu)敘。詔下部議，予騎都尉，合現(xiàn)襲之職為二等男，仍以劉瀇襲。后官至副都統(tǒng)

次子：劉浩（？~1674），康熙十三年（1674）任廣西潯州知府。孫延齡叛亂，率偽總兵緱成德以兵直逼城下，圍且急，劉浩與副將蔣秉監(jiān)倉卒備御，晝夜堅(jiān)守，以待援兵。五日后，蔣秉監(jiān)暗自通賊，啟城內(nèi)應(yīng)，縛劉浩獻(xiàn)賊營，逼使降，劉浩罵賊不屈死之。其子劉中樞、劉中梁、劉中柱、劉中楫及家屬七十余人俱被害。事聞，贈(zèng)太仆卿，雍正三年（1725）入祀昭忠祠。

孫：劉中本，劉瀇之子，康熙六年（1667）襲世職。