早年經歷

高少逸任陜虢觀察使時，邀劉鄴來帳下擔任團練使。高少逸調任鎮國時，劉鄴也跟隨他。后來，劉鄴被召回京城長安為校書郎，供職秘書省。

官拜宰相

唐宣宗之子唐懿宗咸通（860年 - 874年）年間，在亡父故人劉瞻和高璩推薦下，劉鄴任左拾遺。860年，劉鄴上表議論李德裕的貢獻并講述了李德裕貶死后家人四散的情況。懿宗追復了李德裕的生前官職和衛國公爵位。劉鄴后任翰林學士，又晉為中書舍人、戶部侍郎、翰林學士承旨。870年，懿宗因愛女同昌公主病故而處死了御醫們，逮捕了他們的家人，時任宰相的劉瞻為御醫家屬求情，劉鄴卻不顧舉薦之恩，和同昌公主的丈夫韋保衡和宰相路巖一同誣陷劉瞻，劉瞻被貶。

871年，劉鄴又兼任鹽鐵轉運使。同年，他任禮部尚書，授同中書門下平章事，為實質宰相。

遇害

873年，唐懿宗駕崩，年輕的兒子繼位為唐僖宗。874年，劉瞻被召回并再度拜相，劉鄴害怕。同年，劉鄴請劉瞻來鹽鐵院赴宴后，劉瞻患病而亡，人們普遍懷疑是被劉鄴毒殺的。

此后，蕭仿和崔彥昭成為首席宰相，都不喜歡劉鄴。在他們指示下，874年，劉鄴被遣出京任淮南節度使。劉鄴臨行前向僖宗謝恩時，讀了一首自己寫的詩：“霖雨無功，深愧代天之用；煙霄失路，未知歸骨之期。”僖宗聽了也感到傷感。876年，王仙芝農民軍攻打淮南，劉鄴向朝廷求援，僖宗命感化軍節度使薛能派數千人相助。隨后僖宗又命高駢取代劉鄴，召劉鄴回長安，又任為鳳翔節度使、鳳翔尹。劉鄴因病辭職，改任左仆射。

880年，黃巢農民軍攻陷長安，自稱大齊皇帝。僖宗逃往成都。劉鄴來不及隨駕，和時任宰相豆盧瑑和崔沆躲在金吾大將軍張直方家。張直方公開投降黃巢，卻把很多唐朝官員秘密藏在家中。齊軍加緊搜索唐朝官員時，劉鄴和豆盧瑑、崔沆趁夜逃跑，但都被抓住。黃巢給他們官職，他們卻拒絕了，于是被殺。