刘安世字器之，魏人。父亲刘航，进士及第，历任虞城、犀浦知县。虞城多奸猾之徒，喜欢掠夺盗窃；犀浦百姓懦弱而驯服。刘航为政，宽猛缓急不同，两县都太平。任宿州知州。监督相伴西夏使臣，使臣多所要挟请求，执礼不恭敬，而且想穿皮衣饰以金带入朝见皇帝，刘航都予以指正。以群牧判官的身份为河南监牧使。手执权节册封西夏主秉常，凡是按例所赠送的宝带、名马，推辞不接受。回朝，上呈《御戎书》，大略说“：辨士喜欢为可喜之说，武夫希冀不可计量的宠爱，有时为其所误，不能不引以为戒。”任河北西路转运使。熙宁年间大旱求言，刘航论新政不适宜的五件事，又上书说“：皇帝不可以轻易失去天下人心，应乘时有所改变，那么人心欢悦而且得天意了。”没有得到答复。于是请求提举崇福宫，起用为泾、相二州知州。宋朝的军队西征，刘航移知陕府。当时突然兴军，供应军饷急切，县令官佐以至拿着囚具督责百姓，百姓多抛弃田地房屋，有的以至自杀。刘航惟独征发百姓如平时，事情也办得很好。终官太仆卿。
刘安世小时候持论已有识见。刘航为河南监牧使时，文彦博在枢密院，有所闻见，每每呼叫刘安世报告。刘安世从容不迫地说：“王介甫请求去相位，外面议论认为您将代替他的职务。”文彦博说“：王安石败坏天下至于此，后继的人怎样有所作为？”刘安世拱手说“：安世虽然是晚辈，私下认为没有这样严重。今天的新政，果真顺应人意而为人谋利吗？如果不是这样，您应除去所害，兴扬所利，这只是一瞬间的事而已。”文彦博默不回答，后来见到刘航，感叹赞许刘安世的坚强正直。
登进士第，不就官选。跟从司马光学习，咨询尽心行己的要旨，司马光教导他诚实，而且令他从不乱说话开始。调任氵名州司法参军，氵名州司户以贪污闻名，转运使吴守礼打算按察他，向刘安世垂问，刘安世说：“不要这样。”吴守礼因而停止。但刘安世内心常常不自安，说：“司户确实贪污而我不以诚实应对，我岂不是违背了司马公的教诲啊！”后来读扬雄《法言》“君子避碍则通诸理”，心意才解开。
司马光入为宰相，推荐刘安世为秘书省正字。司马光去世，宣仁太后向吕公著垂问可以任台谏的人，吕公著以刘安世应对。提升为右正言。当时执政大臣多给与亲戚官职，刘安世说：“祖宗以来，大臣的子弟不敢接受朝廷内外显贵重要的职务。自从王安石执掌朝政，致力于称心私意，累世的制度，扫地出门不复存在。现在朝廷上，还是习于故态。”因而历历疏陈文彦博以下七人，都是年高而有道德学问的魁首旧臣，其子弟亲戚赖其权位而得官者为数不少。
章..因强行买昆山民田被罚金，刘安世说“：章..与蔡确、黄履、邢恕向来互相交结，自认为是社稷大臣，贪天之功，侥幸将来得到皇帝的宠幸，天下人指陈他们为‘四凶’。现在章..父亲还健在，却另外立籍谋取异财，绝灭义理，只是从于薄罚，何以表示惩戒？”恰逢吴处厚解释蔡确《安州诗》进献，刘安世认为蔡确指斥皇帝，触犯大不敬条令，同梁焘等人极论之，把蔡确贬窜新州。宰相范纯仁以下至御史十人，都因此去位。
刘安世升任起居舍人兼左司谏，进任左谏议大夫。有旨意暂时罢免讲筵，民间喜传宫中求取奶妈，刘安世上疏进谏说“：陛下正当壮年，没有纳皇后而亲近女色。希望太皇太后保佑圣上的身体，为宗庙社稷大事计议，清闲之余，应多临御经帷，仍引用亲信大臣与论前古治乱的要旨，以增广圣学，不要溺于所爱却忘记其可以作为劝戒。”哲宗低头不说话。太皇太后说：“没有这种事，你误听而已。”第二天，太后留下吕大防报告原因。吕大防退朝后，召来给事中范祖禹使传达旨意。范祖禹本来曾以此劝谏，于是刘安世与范祖禹两人联合申明此事非常恳切。
邓温伯为翰林承旨，刘安世说他“出入王安石、吕惠卿党中，始终反反复复。现在的进用，实在关系到君子小人力量削弱增长的关键。请将他罢免贬退。”没有得到答复。于是请求外任，改为中书舍人，辞谢不就任。以集贤殿修撰的身份提举崇福宫，刚到六个月，召用为宝文阁待制、枢密都承旨。
范纯仁恢复相位，吕大防禀告太后想令刘安世稍稍避嫌。太后说“：刘安世现在不居言官之职，自然无所谓避嫌。”又告诉韩忠彦说：“这样正直的人，应该留在朝廷。”于是停止。吕惠卿恢复光禄卿的职务，分到陪都执行职务，刘安世争辩认为不可以，没有得到采纳。出知成德军。章..当权，特别忌讳厌恶刘安世。开始贬知南安军，再贬为少府少监，三贬新州别驾，在英州居住。
同文馆狱兴起，蔡京请求诛灭刘安世等家，谗言虽然没有实行，刘安世还是被移居梅州。章..与蔡卞必置之于死地，由于使者到海南岛杀陈衍，暗示使者过访刘安世，迫使他自杀。只擢升一士豪为转运判官，让他去杀刘安世。判官快速骑马将要到达梅州，梅州守臣派客人来劝刘安世自己想办法。刘安世面色不改，与客相对饮酒谈笑，慢慢写了几页信交付给他的仆人说：“我如果死了，按照信中所说去做。”回头对客人说“：死不难了。”客人秘密从仆人那里看到信中所写都是安排同贬当死的人的家事，很周到。判官没有走到二十里，呕血而死，危险得以幸免。
昭怀皇后正位中宫，章..、蔡卞告发以前刘安世劝谏奶妈之事，认为是针对皇后而言。当时邹浩已被贬斥，诏命应天府少尹孙..用槛车捉收刘安世、邹浩二人前往京城。走了几个驿站的路而徽宗即皇帝位赦令来到，孙..于是返回。刘安世被流放到荒远的地方共七年，甲令所记载的边远污秽之地没有没经历过。移居衡州及鼎州，然后以集贤殿修撰的身份知郓州、真定府，曾布又忌恨他，不让他入朝。蔡京既为宰相，把刘安世连续七次贬谪到峡州拘系管制。稍复承议郎，寄居宋州州城。宣和六年(1124)，恢复待制职务，中书舍人沈思封还此命。第二年刘安世去世，终年七十八岁。
刘安世仪表魁梧高大，说话声如洪钟。开始被任命为谏官，没有受君命，进屋禀告母亲说：“朝廷不因为安世不贤，让我在言路。倘若居其官职，必须明目张胆，以身任责，倘或有所触犯忤逆，祸患谴责立即到来。皇帝正以孝治理天下，如果以老母亲辞谢，应可以免任此职。”母亲说：“不行，我听说谏官是天子的诤臣，你父亲一生想做谏官而没有如愿，你幸运居此地位，应献身以报效国家的恩典。即使获罪被流放，不论远近，我当跟从你居住。”刘安世于是接受任命。他在职多年，正色立朝，扶持公道。他当面在朝廷争辩，有时皇帝大怒，就手执书简站立，等候皇帝怒气稍稍消解，再重复前面的正直之辞。在旁的侍从远远观看，退缩恐惧冒汗，称他为“殿上虎”，一时无不敬畏。
家居从来没有懈怠的样子，长久坐立身不倾斜，写字不写草书，不喜好声色财利。他忠孝正直，立身行事均效法司马光。年纪老了，众贤死亡略尽，岿然独存，而名望更高。梁师成用事当权，他有生杀予夺之权势，内心折服刘安世的贤能，找到曾经在刘安世身边供过事的小吏吴默，派他持信来，以马上重用引诱，吴默因而劝刘安世为子孙打算，刘安世笑着感谢说：“我如果替子孙打算，不至于这样了。我想做元..十全十美的人，在黄泉下去见司马光。”归还梁师成的信没有答复。死后葬在祥符县。二年后，金人挖开他的坟墓，相貌如生，互相惊异告诉说“：这是异人。”替他盖上棺材才离开。