宋徽宗时，刘光世奉命镇压河南叛军张迪，因功授承宣使，充任鄜延路马步军副总管。靖康初率部戍边，败夏兵于杏子堡。金兵大举南侵，与韩世忠等共守江南，屡立战功，升司检校太保、殿前都指挥使，封荣国公。次年封杨国公。
人物生平
少年得志
宣和三年跟随父亲刘延庆镇压方腊起义，凭借战功升领耀州观察使、鄜延路兵马钤辖。宣和四年，宋军攻辽，刘光世随父攻取易州（今河北易县），升领奉国军承宣使，进入高级武官行列；在进攻辽南京的战役中。刘光世违约未到达，致使已先攻入城内的宋军失援而败，成为宋军攻辽战败的原因之一，因此被降官。后在镇压河北起义军张迪中立功，恢复领承宣使，升任鄜延路马步军副总管。
靖康元年（1126年）西夏应金朝之约攻宋以牵制宋朝，在杏子堡（当在今陕西志丹东杏子河畔）战斗中击败西夏军，以功升领侍卫马军都虞候衔，成为侍卫马军司次长官。11月金军第二次进攻宋首都开封，刘光世率步骑3000勤王，在行军途中得知北宋已被金灭亡。
1127年四月下旬率部到达尉氏，得到兵马大元帅府今，率部前往济州，于济州南新兴镇遇到正前往南京应天府的康王赵构，当即被任为元帅府五军都提举。
任提举御营使司一行事务、行在都巡检使，陕西将官王德（王夜义）开始隶属刘光世部。八月以讨平山东李昱之功，升领奉国军节度使，是南宋建立后第一个建节的将领。十月宋高宗南逃，任命刘光世为滁州、和州（今和县）、濠州（今凤阳东北）、太平州（今当涂）、无为军（今无为）、江宁府界制置使，苗傅任都统制，先后击败张遇、李成。升领检校少傅。
抗击金兵
建炎三年（1129年）二月金军500骑兵追击至天长。宋高宗渡江南逃，所部未遇金兵即溃退渡江。之后被任为行在五军制置使，屯守镇江府，随后又升为殿前都指挥使，成为名存实亡的殿前司的长官。三月苗傅、刘正彦在杭州发动兵变。四月，刘光世参与平定苗、刘兵变，升为太尉、御营副使，所部即称御营副使军。后任江东宣抚使，守太平州、池州，移守江州。九月，金军自黄州渡江，刘光世率军南逃。
建炎四年（1130年）二月河北流寇郦琼围攻固始县，降于刘光世后撤围南下。六月高宗撤消御营使，刘光世所部无所隶属，因其阶官为太尉，号称“太尉兵”，大臣们认为欠妥，遂设御前巡卫军，以刘光世为都统制，兼任两浙路安抚使、知镇江府，又加开府仪同三司为使相。金将完颜昌攻楚州，刘光世违诏不援，只派王德、郦琼率轻兵袭扰金军而已。
绍兴元年（1131年）三月改兼淮南、京东路宣抚使，置司扬州，但刘光世不奉诏。次年六月升领宁武军、宁国军两镇节度使。
绍兴三年（1133年）四月改兼江东路宣抚使，置司建康。九月南宋调整江防部置，刘光世改为江东、淮西宣抚使，置司池州；十月伪齐军渡淮南犯，刘光世移驻建康设防。
绍兴六年（1136年）五月以部将王师成击败伪齐军之功，加领保静军节度使，遂成为继韩世忠之后第二个领三镇节度的将领。六月移屯庐州。十月伪齐刘麟渡淮攻宋时，刘光世弃城南逃，在右相兼都督张浚的督迫之下，被迫回军，并派王德、郦琼等击败伪齐军于霍丘等地。藕塘之战杨沂中等大败伪齐军后，刘光世派王德率军随杨沂中追击伪齐军。
罢解兵柄
还常虚报军额、多占军费，作战时又多不亲临前线，而是坐守后方，以便必要时逃跑。大臣们对他深为不满，但高宗考虑到南宋政权基础还不稳固，刘光世所部仍是不得不依靠的军事力量之一，不仅设法满足其后勤军需的供应，还不断对刘光世加官进爵，以防止其部属溃散后复为流寇或投奔伪齐。
绍兴六年（1136年）十二月右相兼都督张浚奏：“刘光世骄惰不战，不可为大将，请罢之。”而左相赵鼎则认为，刘光世“将家子，将率士卒多出其门下，若无故罢之，恐人心不可”。
绍兴七年（1137年）二月张浚再次上奏：刘光世“沉酣酒色，不恤国事，语以恢复，意气拂然，乞赐罢斥，以儆将帅”。四月高宗罢刘光世为少师、万寿观使，其部隶属都督府。张浚意在使朝廷直接控制左护军，他授王德为都统制、郦琼为副都统制。果然如赵鼎所推测，引起郦琼等不少中低将领的不满。郦琼直属部队只有五千余人，但在他的煽动裹胁下，在同年八月叛归伪齐的宋军竟达四万人之多。刘光世的行营左护军五万二千多人，仅剩王德所部八千余人及零星部队归朝。
再度起用
绍兴八年（1139年）冬宋金达成第一次和议。高宗以议和成功，赐刘光世“和众辅国功臣”之号，进封雍国公、陕西宣抚使。此时，张俊亦获赐功臣号。二人与已赐功臣号的韩世忠，成为南宋初期仅有的三个赐功臣号及领三镇节度使的将领。
绍兴十年（1140年）金朝违约南侵。五月，刘锜进行顺昌保卫战时，宋高宗又重新起用刘光世为三京招抚处置使，率军援助刘锜。此举显然是对罢免刘光世兵权不当的一种抚慰，也可能想利用刘光世对伪齐灭亡后又投金的旧部产生某种影响。但刘光世的旧部王德不原归属他，朝廷只能调拨李显忠、李贵、步谅等将领所属数千人归属刘光世，战斗力不强，未起多大作用。
善终牖下
绍兴十二年（1142年）十月改封杨国公。十一月十三日逝世，享年五十四岁。高宗为其辍朝两日，追赠太师，谥号“武僖”。
宋孝宗乾道八年（1172年）追封安城郡王。
个人作品
书法
留有《即辰帖》，纸本，行书，33.5×43.2厘米。有学者考证，该帖当是幕僚的代笔。
轶事典故
铸钱散敌军
在江苏地区和金将完颜昌交战时，了解到完颜昌的部下长年背井离乡，久战沙场，都产生了思乡盼归之情。于是，刘光世让人铸造了一些带有“招纳信宝”字样的金银钱币。每次作战抓到金兵俘虏，都不杀害，发给他们这种钱币，对他们说：“你们想要回家，只要带上这种钱币，沿途我们的部队都会放行。”金兵俘虏回营后，拿出这些钱币给同伴看。同伴们一见动了心，都偷偷到宋营索要此钱，然后持钱逃回家。一时间，金兵士气涣散，逃走者不计其数。完颜昌下令严惩，但仍然制止不住士兵逃走，于是只好拔营而去。
后来此事衍生成语“招降纳叛”，原意指收容接纳敌方投降叛变过来的人，以扩大自己的势力。今指收罗坏人，结党作恶。
人物评价
朱熹：光世在当时贪财好色，无与为比，军政极是弛坏，罢之未为不是，但分付得他兵马无着落。（《朱子语类》）
李心传：光世早贵，其为大将，御军姑息，无兴复志，论者以此咎之。（《建炎以来系年要录》）
脱脱：南渡诸将以张（俊）、韩（世忠）、刘（光世）、岳（飞）并称，而俊为之冠。然夷考其行事，则有不然者。……光世自恃宿将，选沮却畏，不用上命，师律不严，卒致郦琼之叛。迎合桧意，首纳军权，虽得善终牖下，君子不贵也。二人（刘光世、张俊）方之韩、岳益远矣。（《宋史》）
钱士升：光世在诸将中最先进，驭军无法，不肯为国任事。（《二十五别史》）
王夫之：张俊、刘光世之以故帅先达不能相下，其隙已成矣。（《宋论》）
毕沅：光世蚤贵，其为大将，御军姑息，无克复志，论者以此咎之。（《续资治通鉴》）
家族成员
父亲：刘延庆，宋钦宗时官至镇海军节度使。“靖康之变”时，刘延庆与其子刘光国（刘光世兄长）率兵万人突围，都战死于乱兵中。
史籍记载
《朱子语类》
《建炎以来系年要录·卷一百零七》
《宋史·卷三百六十九·列传第一百二十八》
《二十五别史·南宋书》
《续资治通鉴·卷一百一十七》
后世纪念
墓葬
在杭州刘文村八百年的南宋大墓，墓主人被专家初步断定为“中兴四将”之一刘光世，墓距半山镇刘文村仅1.5公里。这座大墓背靠水晶山，东西两侧分别为东狗耳山、西狗耳山，北朝石榴矶山，正对面还有小溪流过，坐南朝北，周边风景较好。大墓因早年被盗过，所以出土文物不多，但还有一些宝贝。大墓一共有两个墓室，考古专家梁宝华表示，古代一般以东为上，所以东边可能是刘光世的墓，西边是他夫人的。在刘光世墓中，出土了定窑白瓷片，景德镇窑青白瓷碗残片。墓中还出土了粉盒和断柄铜镜。在刘光世墓中，出土的还有四只小铁牛，墓四角各放了一只，大约十厘米长，已锈迹斑斑。
原本墓地的原址上为显宁寺。显宁寺曾多次重建，当年刘光世造墓时，把显宁寺迁到了山坞外，500年后，明末清初时，一位僧人又重建显宁寺，在建寺过程中，刘光世的墓大半被毁。
艺术形象
古典小说《水浒传》中，刘光世作为征方腊时的副都督出场，与已受招安的梁山好汉一同作战。