地节四年(前66年)任辇郎
神爵二年(前60年)既冠,以行修饬擢为谏大夫
建平四年(前58年)任谏大夫
甘露三年(前51年)任郎中给事黄门
甘露三年(前51年)任散骑谏大夫给事中
初元元年(前48年)元帝初即位,以宗室忠直,明经有行,擢为散骑、宗正给事中,任宗正,后因反对宦官弘恭、石显下狱,免为庶人。
建始元年(前32年)成帝即位,以故九卿召拜为中郎,使领护三辅都水。数奏封事,迁光禄大夫。领校中《五经》秘书。
阳朔二年(前23年)任中垒校尉,致终,典校工作由其子刘歆续成。
刘向曾奉命领校秘书,所撰《别录》,为我国最早的图书公类目录。治《春秋榖梁传》。著《九叹》等辞赋三十三篇,大多亡佚。今存《新序》、《说苑》、《列女传》、《战国策》等书,其著作《五经通义》有清人马国翰辑本,《山海经》系其与其子刘歆共同编订。原有文集,已佚,明人辑为《刘中垒集》。