嘉慶十九年（1814年），劉光三考中進(jìn)士，起初授職吏部主事，后升任員外郎。劉光三任職吏部，忠于職守，熟悉部務(wù)，才德兼優(yōu)，吏部準(zhǔn)備舉薦他任知府。劉光三認(rèn)為居官應(yīng)為民造福，忠臣當(dāng)為國(guó)除害，就選擇了考取監(jiān)察御史。

道光五年（1825年），劉光三考選監(jiān)察御史，歷任山東道、江南道、四川道監(jiān)察御史，后升兵科給事中（皇帝的諫官）。任山東道監(jiān)察御史時(shí)，部里官員制定了一些不切實(shí)際的條例，為營(yíng)私舞弊、混水摸魚留下漏洞，他便上書皇帝降旨審核修訂這些條例，根除弊端。任吏部考功員外郎時(shí)，某省被舉報(bào)下屬官員，恐被治罪，到吏部送饋金二千，賄賂劉光三，劉光三斥責(zé)道：“你沒聽說過楊震四知的故事嗎？”行賄人羞慚而去。在巡按南城時(shí)，有一富商，兄長(zhǎng)外出卻無音信，就謀劃出嫁他的嫂嫂，以千金饋贈(zèng)光三，以求幫助辦成此事。劉光三嚴(yán)肅地說：“能以千金送人，如何不以千金養(yǎng)嫂？”他任職諫官九年，奏劫數(shù)十次，無所顧忌，都能切中時(shí)弊。他常說：“國(guó)家選拔御史，希望拾遺補(bǔ)缺，彈劫不法，裨益圣德，如果不識(shí)大體，徒有虛名，我認(rèn)為是恥辱�！币粫r(shí)人稱“真御史”。

道光十一年（1831年）夏，京城大早，皇帝下詔征求直言，檢討得失。裘元俊認(rèn)為京城大早是州縣官吏奉行圣旨不力，為上天所處罰；奢英認(rèn)為是朝廷司職郎官不盡職責(zé)所致。劉光三上書指出：“京城大旱不是朝廷中司員和州縣長(zhǎng)官工作不力所造成的，因?yàn)樗麄児俦奥毼�，離天太遠(yuǎn)。離天近者是皇帝，從古至今，凡是得罪上天、降災(zāi)于人的，都是皇帝荒淫無道不修道德的結(jié)果。要想免除上天懲罰，皇上應(yīng)當(dāng)仿效商湯在桑林自責(zé)祈雨的故事，親自到龍王府祈禱求雨�！钡拦饣实劭戳T書奏，火冒三丈，擲書在地，說道：“朕乃奉天承運(yùn)治理萬民，德澤天下。劉光三說朕荒淫無道，是何居心？”當(dāng)即找來兩臺(tái)總憲等，追問查糾劉光三疏奏之事。白銘深知?jiǎng)⒐馊�忠誠(chéng)耿直，敢于犯顏直諫，口碑很好，便在次日上朝察奏，為劉光三主持公道，使劉光三免除了一場(chǎng)大禍。

道光十二年（1832年），戶部書吏偽造捐照案發(fā)，皇帝親自判決主犯蔡繩祖，龐英等死刑，并追問對(duì)此重大案件為何不見監(jiān)察官員的彈劫呢？?jī)?nèi)閣從留在司禮監(jiān)的文犢中，查出劉光三、王開云等人的彈劫條奏送呈皇帝�；实坜D(zhuǎn)怒為喜，越級(jí)提升王開云等的官職，卻因劉光三以前直諫違背圣意，不予升遷，只是讓他巡按南城。

道光十八年（1838年），劉光三主持書院工作期間，道光皇帝下詔，召他回京，再任諫官。劉光三準(zhǔn)備再次為國(guó)盡忠，為民除害。在他的門生以及新鄭晚清理學(xué)先生王齡的勸阻下，劉光三辭召，沒有再次出山。

道光十九年（1839年），劉光三在鄉(xiāng)里病逝，享年59歲。