刘宣字伯宣，其先祖本潞州人，后由陕西移居太原。宣禀性沉静刚毅，在家孝敬父母，友爱兄弟。自幼好读书，有治理国家的大志。宣抚张德辉至河东，见刘宣，很器重他，回朝举荐任中书省官员。宣在闲暇时去听国子祭酒许衡讲解理学。后任命为河北河南道巡行劝农副使。
至元十二年(1275)，刘宣入朝任中书省户部郎中，后改任行省郎中。随丞相伯颜、平章阿术统军平定江南，多出谋划策。伯颜命宣回朝呈进捷报，世祖召见他，询问南征情形，宣的回答使世祖很满意，赐器物冠服以表示对他的嘉奖。
江南平定后，命宣去淘汰江淮一些无事可做的官员，他对官员去留的处理，均合公论。宣受命任松江知府，不久改任同知浙西宣慰司事。为官五年，其名声政绩都称著于世。升为江淮行省参议，再升为江西湖东道提刑按察使。
至元二十三年，宣入朝为礼部尚书，其后转为吏部尚书。朝廷将要征伐交趾，宣上书劝阻，书中说：“连年征讨日本，百姓抱怨，官府烦扰，今春停止征讨，江浙军民欢声如雷。安南小邦，臣服于中国已有若干年了，每年来朝贡，从未过期。边帅生事兴兵，交趾人逃入海岛，使我大军征讨无功，损兵折将。今又下令再征，人们听此消息，莫不恐惧。自古用兵必先看天时如何，中原平川之地，还要避暑，交广炎热瘴疠之地，毒气害人甚于兵刀。今令诸道兵马于七月会师静江，那时到了安南，病死的人一定不少，遇敌又如何应战。交趾无粮，水路难通，无车马牛畜驮运，只靠人力。一夫担米五斗，除往返自食外，官仅得其半；如运十万石粮，用民夫四十万人，只供一二月之用。除军粮外，还要搬运其他军需品，总共要五六十万人。广西、湖南调度频繁，民多离散，就是每户都来服役也是不够的。何况湖广邻近交趾地方，溪洞寇盗很多，大兵一出，万一奸人乘虚作乱，难以应付。何不与交趾军中之识事体的军官，共同商议一万全之策，否则将再蹈上次征讨交趾的覆辙。”
朝廷又要东征日本，宣又上书说：“近又决定设置征东行省，再次出兵日本。这场战争关系到我国家之安危。唆都建议讨伐占城，海牙提出南征交趾，三五年内，湖广、江西供应船只、军需、粮草，官民都大受骚扰，致使广东群盗并起。我军远涉江海瘴疠之地，士卒死伤过半。交趾与我国接壤，只是一个小国，遣亲王领兵深入，未见报功，唆都被杀，自遗羞辱。而日本与我隔着海洋，相距万里，国土辽阔，非占城、交趾二国可比。如今出征，兴师动众，冒着危险，即或不遇飓风，可到彼岸，而倭国地广，人口众多，他们大军四集，我军无援，万一不利，就是再发救兵，能飞渡过去吗？隋朝伐高丽，三次大举进攻，都失败而还，丧师百万。唐太宗以英武自负，亲征高丽，虽夺取数城而还，但也很后悔。而且高丽平壤诸城皆处陆地，离我中原不远，隋唐两代尚不能征服，何况日本远在海中，与中国相离万里，又岂能征服！”世祖认为他说得有理，加以采纳。
至元二十五年，由集贤学士授行台御史中丞。当时江浙行省丞相忙古台恣意横暴，常怕台臣弹劾他的罪行，尤其忌恨刘宣。有天，御史大夫与御史中丞出建康城检阅军船，御史们都随从。有人用军船载运带草，御史张谅盘问，知行省官所派遣，便到扬州去进行核实。忙古台大怒，立即图谋报复。御史大夫之父在该郡为官，随即被弹劾。忙古台派人去建康，窥视御史台在处理御史大夫父亲中的错误。台臣知道后都害怕，暗中去向忙古台求和解，只有宣不去。忙古台更加恨他，罗织罪名将宣之子下狱，又令建康酒务、淘金等官及录事司官员，诬告行台破坏粮食的输送，报告朝廷，必欲置宣于死地。朝廷派官员二人来审理其事，宣及御史六人都被捕。九月初一日，宣自杀。刘宣自杀前，曾把一封书信交给侄子刘自诚，其中表示他对恶势力宁死不屈的决心。另处还有一篇列举忙古台罪状的公文。读者为之悲愤。
宣自杀后，行省报告了朝廷，以为他是畏罪自杀。然宣为人忠义，注重节操，为世人所尊重。直到延..四年(1317)，其侄子自持把宣死的前因后果通过御史台上报朝廷。朝廷赠资善大夫、御史中丞、上护军，追封彭城郡公，谥“忠宪”。