宋徽宗宣和末年，劉子羽與父劉韐一起鎮壓方臘起事。金兵南下，他與劉韐死守真定（今河北正定縣），于是知名。金軍撤退，劉韐被召入京師，在靖康之變時自殺。南宋建立後，劉子羽擔任秘閣修撰知池州。宋高宗建炎三年（1129年），與張浚謀誅范瓊。張浚宣撫川、陝，闢劉子羽為參議軍事，劉子羽以利州路經略使至漢中，通商輸粟，民得以安。張浚保全蜀地，劉子羽之功居多。紹興四年（1134年），因富平之戰，與張浚同時罷官。紹興八年（1138年），被御史常同所彈劾，以散官安置漳州。紹興十一年（1141年），知鎮江府兼沿江安撫使。南宋與金朝議和，劉子羽複官徽猷閣待制。被秦檜諷諫官論罷。曾經受朱松之託，與弟弟劉子翬教朱松之子朱熹。劉子羽去世後，謚忠穆。其子劉珙。