刘光祖，字德修，简州阳安人。小的时候就由外祖父贾晖抚养，后来他靠外祖父贾晖的恩荫补为官员。刘光祖考中进士，在朝廷上奏对时，他说“：陛下的访察太精密，决断太严厉，追求太平太急速，好大喜功太过分。”又说：“陛下亲自穿上铠甲，骑在马上玩击..的游戏，一旦有警报，怎么能亲自统帅大军并督战呢？君主亲自统帅军队，是危险的。我恐怕陛下骑马击..的事，敌人听说后，会加以耻笑的，这不能显示武威。”刘光祖被任命为剑南东川节度推官，被征用为潼川提刑司检法。
淳熙五年(1178)，刘光祖被召回京城奏对，谈论恢复失地的事，他请皇上效法太祖的用人原则，并且说：“对大臣们说的话，不能不考察：一方面，不考虑自己的实力，劝陛下轻易出兵，快速进兵的，那么就会立即危害国家；一方面，不考虑振兴国家，苟且偷安，就是长期危害国家。”刘光祖被任命为太学正，他被召试，担任正字，兼任吴王、益王府教授。刘光祖升为校书郎，被任命为右正言、果州知州。因为赵汝愚的推荐，刘光祖被召回朝中。
光宗即位后，刘光祖被任命为军器少监兼权侍左郎官，又在礼部兼职。当时缺殿中侍御史，皇上正在严格挑选，对宰相留正说：“卿监、郎官中有这个人。”留正沉默一阵后，问：“难道是刘光祖吗？”皇上说“：他在我心中已经很久了。”
刘光祖入朝拜谢，他趁机议论说：
“近年以来是非不明，因此邪恶和正直互相攻击；公论不确立，因此私情相继出现。这虽是事理的消失或者存在，时运的好或者坏，实际是国家的祸或者福，社稷的存在与灭亡，太可怕了。本朝士大夫的学术和议论，最接近古人，开始时没有强国之术，但国势尊显平安，基础牢固。咸平、景德那个时候，治国的法规完善，国家太平祥和，到庆历、嘉..那个时候，出现了盛世。不幸这种情况被熙宁、元丰时的邪说给破坏，正直的人被疏远和摒弃，奸邪的人被任用，幸而元..时贤能的人被起用来挽救这种局面，但不良风气仍然存在，所以事情出现了反复。绍圣、元符之际，那些凶险的人如愿以偿，灭绝伦理纲常，他们的观点占上风，他们的势力已经形成，崇宁、大观以后，还有什么话可说。
“我刚到朝廷时，听到有讥讽和贬斥道学的，但确实没看见有朋党。这期间我为父亲守丧，离开朝廷六年，我已经担心两种观点差别太大，又害怕持两种观点的人互相攻击。等我再回到朝廷时，果然看到了这种事。因为恨道学，就出现了朋党，因为出现了朋党，就给忠心劝谏的人加上罪名。唉，认为忠心劝谏有罪，这跟绍圣时差不多！陛下即位之初，敛手无为而治，凡是任用和斥退官员，都采用别人的意见，开始时没有喜欢和讨厌的私心，哪有靠朋党的偏庇来决定的。然而一年之内，被贬逐的人很多，其中好人本来也不少，反而因为官僚的私心，稍微连累了陛下的清明。往往是忠直的话，被认为是在谋取好名声；不与奸邪的人同流合污，辞去官职的人，也被说成是怨恨朝廷。如果想激怒皇上一定要加上对某人的攻击和诽谤。在这种情况下，保持沉默才适合，沉默不言形成风气，国家依靠什么？
“我想平息将来的祸患，所以不怕触犯皇上，反复陈述。希望陛下明白这些，永远做圣明的君主，使是与非从此确定下来，奸邪与忠直从此得到区别，公论从此明确，私情从此消除，对道学的讥讽从此消失，朋党从此灭绝，和平从此到来，国家的事情从此得以治理好，这才是老百姓的幸运，国家的福气。不这样的话，两种人互相排斥，循环反复，会造成没完没了的祸患，我实在不知道归宿在哪里。”
刘光祖的奏章传下来后，读它使人流泪。刘光祖弹劾罢去户部尚书叶翥、太府卿兼中书舍人沈揆交结被皇帝宠幸的人，谋求升官，他说：“近年以来，士大夫不羡慕廉洁和谦恭，而羡慕对名利的追求，不尊崇名誉与节操而尊崇爵位，不喜欢公正而喜欢趋炎附势，不敬佩君子而敬佩平庸的人，使无所作为形成风气，认为苟且求得，不应该得到的却得到了，是最好的谋略。因为前辈贤德的人，几乎都不在了，后辈任职晚，议论国事没有什么可依据的，学术不知以谁为宗主，正论更加衰微，士风不强。幸好皇上诏命大臣，搜求人才，必须是被朝廷和田野中的官僚与老百姓所瞩目、贤能的人和愚蠢的人所共同尊敬的一二十人，在朝廷担任各种官职，国家自然能强大。我虽然一年没上奏纠劾什么，但也没有白拿国家的俸禄。现在的祸患，在于不任用和培养人才，台谏只是弹劾官员，而国家没培养后备人才。我身为言官，哪能以排挤和攻击人才为有能力呢？”刘光祖转任太府少卿。他不停地辞官，被任命为直秘阁、潼川运判。改为江西提刑，又改到夔州任职。
当时孝宗有病，光宗很长时间不去宫中探望，刘光祖给留正、赵汝愚写信说“：应该与那些贤德的人同心协力，如果皇上不去探望孝宗，宰执不应该回到自己家中安歇。林、陈二个宦官，自己认为得罪了孝宗，日夜在孝宗和光宗之间挑拨离间。应该以韩魏公驱逐任守忠为榜样，逐走林、陈二个宦官，来解除孝宗与光宗之间的猜疑。也应该收回大臣兵权，秘密地安排心腹之人，使危急时有可以依靠的。”刘光祖听说孝宗去世后，又给赵汝愚写信，劝勉赵汝愚做那些能安定国家的事。
宁宗即位后，刘光祖被任命为侍御史，改为司农少卿，他入朝奏对，献上《谨始》五箴。他又议论：“君主有六易：易依靠天命，易喜欢帝位，易安于无事，易使欲望奢侈，易懈怠政令，易在一年四季游玩。又有六难：难进用君子，难斥退小人，难接受刺耳的话，难疏远乖巧佞幸的人，难辨明是非，难决定取舍。昏庸的君主认为容易的，英明的君主认为难；昏庸的君主认为难的，英明的君主认为容易。”又说“：陛下受太皇太后的诏命，登上皇位，这是不得已的事。应该自己谦恭一些，对太上皇要以礼相待，使太上皇知道退位的欢乐，之后足能显示陛下的大孝。”皇上很高兴地接受了。
刘光祖升为起居舍人。他论奏说：“政令应该由中书制定，陛下审察之后再执行，君主操纵权柄，没有比这更重要的。”知..门事韩..胄逐渐恃势弄权，所以刘光祖首先谈论这些。刘光祖升为起居郎。百官集中讨论占卜孝宗的山陵，刘光祖和朱熹都认为会稽山的陵地，土薄水浅，请求决定重新占卜。不久，朱熹被贬，担任管宫观的闲职，刘光祖说“：汉武帝对汲黯，唐太宗对魏征，仁宗对唐介，都是暂时发怒很快就后悔。朱熹通晓古代圣贤的学说，是当今有学问的老儒者，又不是汲黯、魏征、唐介所能比的。陛下刚即位时，招揽老儒者，都是刚执政时最好的事。现在一旦无缘无故地罢去朱熹，能行吗？”并且说：“我不是帮助朱熹，我是在帮助陛下呀。”刘光祖又一次上疏，皇上没听。
刘德秀弹劾刘光祖，刘光祖出朝担任湖南运判，他没去就职，而为主管玉局观。赵汝愚被罢去宰相后，韩..胄专权，就把士大夫看成伪学逆党，不准他们做官并且永不叙用。刘光祖撰写《涪州学记》，说“：学问大的人，通晓圣人的学说并用这些学说来陶冶自己，而现在以道学为伪学；地位低的人写文章来表达自己的志向，而现在以写文章为害。好恶是暂时出现的，是非是由后世来判定的。”谏官张釜指责刘光祖是在诽谤，把他比作杨恽，刘光祖被罢官，贬到房州。过了一段时间，允许他随便搬迁。刘光祖被起用为眉州知州，官复原职，将要负责利路的漕运，他以不熟习边防的事为理由推辞。刘光祖升为直宝谟阁，主管冲佑观。
吴曦反叛，刘光祖向郡守汇报，烧吴曦张贴在交通要道的告示，并且骑马去联络帅守、监司中那些一向与自己相知的人，希望大家仗大义，团结起来共同抗贼。不久听说吴曦已经被杀，刘光祖就给宣抚使杨辅写信，讲应该推行营田，以前归吴氏所有的利益，都收回来归国家所有，以便节省军费；奖励名誉与节操、表彰为国而死的人以激励忠烈之心。刘光祖被任命为潼川路提刑、权知泸州。韩..胄被杀后，刘光祖被召用为右文殿修撰、襄阳知府，他进升为宝谟阁待制、遂宁知府，改为京、湖制置使，以宝谟阁直学士的身份为潼川知府。
皇上因为担心雨水下诏书征求意见，刘光祖上奏：“女真是我们不共戴天的仇敌，上天要灭亡这个仇敌，让他们到汴京去送死。陛下是上天的儿子，不知道去图取他们，上天送给的都不去取，这是背弃上天，没有背弃上天而上天不对我们发怒的。青、郓、兰、会州请求归附，朝廷不接纳，陛下是中原老百姓的主人，人来归附但我们拒绝接受，这是丢弃人，没有丢弃人而人不怨我们的。况且金人舍掉他们的家园，践踏我们的汴京，还能让我们派人在从前祖宗接见大臣、处理朝政的地方去拜见他们吗？”
刘光祖又请求改正宪圣慈烈皇后的忌日。原先，太后去世时是庆元三年(1197)十一月二日，这时祭天的时间迫近，有人对韩..胄说：“皇上亲自去祭天，不能不符合礼仪。况且为这次祭祀已花费了许多，怎么能停止呢？”韩..胄对皇上讲了这个人说的话，朝廷就在五日祭祀太皇太后的园陵，六日才宣读她的遗诰。于是刘光祖说：“宪圣，是陛下的曾祖母，她辅佐高宗，再次创造伟大的功业。韩..胄竟敢把她去世看成卑丧，如此将就。贼臣已经被杀，为什么不告诉祖宗，改回原来的日子呢？”皇上采纳了。
刘光祖升为显谟阁直学士、提举玉隆万寿宫。他因年龄大请求退休，皇上不许，让他提举西京嵩山崇福宫。嘉定十五年(1222)刘光祖去世，他被进升为华文阁学士，谥号“文节”。
赵汝愚称赞刘光祖劝谏时言辞激烈就像苏轼，恳切就像范祖禹，人们认为这是名言。刘光祖著有《后溪集》十卷。他的儿子是：刘端之、刘靖之、刘翊之、刘..之。