Dilahirkan dalam keluarga kaya di Yinshan, provinsi Hunan, Liu menghadiri sekolah yang sama dengan Mao Zedong di Changsha, dan kemudian ke Uni Soviet dan menerima pendidikan universitas di Universitas Toilers of the East di Moskow. Pada 1921 dia bergabung dengan PKT yang baru dibentuk. Dia kembali ke Tiongkok pada 1922, dan memimpin beberapa protes pekerja rel. Pada periode 1925-1926 dia memimpin banyak kampanye politik dan demonstrasi di Hubei dan Shanghai. Pada 1927 dia terpilih menjadi Komite Pusat partai tersebut.
Akhir hidup
Pada 1960-an Mao membangung kembali posisinya dalam partai dan pada 1966 dia meluncurkan Revolusi Kebudayaan sebagai cara menghancurkan musuhnya dalam partai: Liu dan Deng Xiaoping, dan lainnya. Pada 1967 Liu berada di bawah tahanan rumah di Beijing.
Liu disingkirkan dari segala posisinya dan dikeluarkan dari partai pada Oktober 1968 dan menghilang dari pandangan. Baru diketahui setelah kematian Mao pada 1976, Liu ditahan dalam keadaan yang sangat buruk dalam sebuah sel terisolasi di Kaifeng, yang menyebabkan kematiannya oleh "ketiadaan perawatan medis" (diabetes dan pneumonia yang tidak terawat) pada 1969.
Setelah Deng Xiaoping berkuasa pada 1978, Liu direhabilitasi secara politik, dengan pemakaman kenegaraan lebih dari satu dekade setelah kematiannnya.