宋明帝刘彧派亲信阮佃夫结交宋废帝刘子业的侍卫寿寂之等人，景和元年十一月三十日（公元465年）戊午夜，宋废帝刘子业被杀，时年十七岁。之后接受弟弟刘休仁的拥立，登基为帝，改元泰始。同时处死刘子业的兄弟姊妹刘子尚、刘楚玉等人，掌控京师内外的兵权。
《宋书》卷八：太宗明皇帝讳彧，字休炳，小字荣期，文帝第十一子也。元嘉十六年十月戊寅生。
元嘉二十五年，十岁封为淮阳王，食邑二千户。二十九年，改封湘东王。刘彧的生母早逝，由孝武帝刘骏的母亲路太后抚养成人。宋世祖孝武帝刘骏即位后，被任命为秘书监，迁冠军将军、南兰陵下邳二郡太守，领石头城军事。
宋废帝景和末，刘彧入朝，被留在京都。宋废帝刘子业诛害宰辅，杀戮大臣，忌惮诸位叔父，把他们拘禁在殿内，将要大祸临头。刘彧与左右阮佃夫、王道隆、李道儿密谋结交皇帝的亲信寿寂之、姜产之等十一人，共谋废帝。杀掉刘子业后，刘彧一时不知怎么办，建安王刘休仁便称臣奉引升西堂，登御坐，召见诸大臣。当时事很仓卒，刘彧鞋子丢了，蹩脚走到西堂，还戴着乌帽。坐定后刘休仁招呼人用白帽代替了黑帽。不久，司徒扬州刺史豫章王刘子尚、山阴公主一并赐死。十二月，任命司空东海王刘祎为中书监、太尉，镇军将军、江州刺史晋安王刘子勋进号车骑将军、开府仪同三司。任命骠骑大将军建安王刘休仁为司徒、尚书令、扬州刺史，镇军将军、开府仪同三司，山阳王刘休祐进号骠骑大将军、荆州刺史。崇宪卫尉桂阳王刘休范为镇北将军、南徐州刺史。改封安陆王刘子绥为江夏王。
泰始元年（公元465年）冬十二月丙寅，刘彧正式即皇帝位。
在刘彧废杀刘子业的上一个月，因为刘子业的昏暴无道，使得自认受宋孝武帝厚恩的江州长史、行事邓琬，联合新任的雍州刺史袁顗，以废昏立明的名义，号召四方讨伐建康的刘子业，并计划拥戴十一岁的江州刺史刘子勋（孝武帝第三子）。但是邓琬的檄文尚未发出之前，刘彧已经先一步弑杀刘子业并自立为帝了。有些江州吏士劝说邓琬承认刘彧的帝位，不要冒险攻打建康，邓琬却认为刘彧得位不正且杀害孝武帝之子刘子尚，会比前废帝刘子业更容易讨伐，而且使刘子勋获得更正统的大义名分。于是邓琬协同袁顗，在泰始二年（公元466年），拥立刘子勋登基为帝，年号义嘉。
刘子勋登基后，果然获得各地宗王、方镇的支持效忠，使得刘彧政权的号令，不出建康城外的百里之地。更险恶的是，刘子勋与各方镇都谴责刘彧篡位自立，纷纷出兵从四面八方讨伐建康。当时刘彧的弟弟们都在中央，支持兄长即位；孝武帝的儿子们则多在地方，支持刘子勋，这样形成文帝系与孝武帝系内斗的局面 ，史称“义嘉之难”。
刘彧政权虽然领土、人口都不到刘子勋政权的十分之一，但他凭借量少质精的中央军，采取各种积极手段：采用才干名士蔡兴宗的意见；重用吴喜、沈攸之、张永、刘勔、萧道成等武将；放权给诸弟刘休仁等人积极平乱。刘彧宽仁待物，当时有的将领父兄子弟都参加叛军，刘彧仍任命他们带领禁军，大家尽心尽力，乐于效命。于是上下一心、兵强将勇，最终于公元466年底消灭刘子勋政权，平定江南与淮南各地，并诛杀孝武帝所有子孙。
平定叛乱后，叛军大多都得到赦免，其中有才能的都被引荐重用，和原来的臣属同等看待。但是淮北方镇薛安都等人受到猜忌，被迫向北魏求援，于是北魏在四年之内陆续攻下淮北、山东半岛地区，刘宋战乱不断，国力大衰，人民苦不堪言。又因大肆封赏有功的军人，造成士族制度的严重破坏，清浊不分、官品混乱。
泰豫元年春正月，刘彧有疾不朝会，以疾患未痊，故改元泰豫。公元472年正月，刘彧病死，时年34岁,庙号太宗。遗诏命蔡兴宗、袁粲、褚渊、刘勔、沈攸之五人托孤顾命大臣，分别掌控内外重区，另外命令萧道成为卫尉，参掌机要。太子刘昱继立。然遗诏虽任命袁粲、褚渊在中央秉政，但实际上接受刘彧秘密遗命，就近辅佐新帝刘昱，掌控宫中内外大权的人物，是刘彧最亲信的侧近权幸——王道隆与阮佃夫。五月，刘彧被安葬在临沂县莫府山的高宁陵。
孝武帝在位时，诸弟多被猜忌，唯有刘彧和孝武帝很亲近，常侍路太后医药。喜好读书，爱文义，撰《江左以来文章志》，又续卫瓘所注《论语》二卷。
后世说刘彧没有生育能力，把嫔妃送给弟弟、大臣，所生的婴儿抱为自己的子女，然后杀掉婴儿的母亲。此说法大抵是南齐皇帝所捏造的诬蔑之词，不足采信。
