劉潼擢進士第，杜悰判度支，表奏為巡官，轉任祠部郎中。大中初年，討党項羌，軍糧缺乏，宰相想要以劉潼為使，劉潼不懼艱難，領命為供軍使。收複河、湟，調兵屯守，以劉潼判度支河、湟供軍案。歷任京兆少尹。山南有盜寇，唐宣宗想要討伐，宰相崔鉉說他們都是迫于饑寒，請遣使安撫。劉潼前去赦免盜寇之罪，約劉潼就館而降。山南節度使封敖遣兵擊寇，劉潼罷歸。他多次陳說邊事，擢升為右諫議大夫。出為朔方、靈武節度使。大中十一年（857年）六月，因給邊兵糧不及時，以朔方靈武定遠等城節度使、朝散大夫、檢校左散騎常侍、靈州大都督府長史、上柱國、賜紫金魚袋劉潼貶為鄭州刺史。改授桂管觀察使，被鄭裔綽阻止。改湖南觀察使。召為左散騎常侍。咸通四年十二月廿七乙酉（864年2月8日），家奴煽動昭義軍亂，夜攻府第，昭義節度使沈詢全家遇害。劉潼代為節度使，至潞州，挖出家奴之心，在靈坐祭祀沈詢。次年正月，以昭義節度使、檢校禮部尚書、上柱國、賜紫金魚袋劉潼為太原尹、北都留守、御史大夫，充河東節度觀察處置等使。李福討南詔，劉潼接替西川節度使，以恩信待南蠻。六姓蠻為南詔間諜。卑籠部落者請討六姓蠻，劉潼出兵襲擊，俘五千人。南詔從此不敢犯邊。以功加檢校尚書右僕射。去世後贈司空。其子劉紓。