劉演開始被闢為太尉掾,擔任尚書郎,以父喪去職。服喪結束,襲父爵定襄侯。太傅、東海王司馬越引為主簿。轉任太子中庶子,出為陽平郡太守。洛陽陷落,從洛陽投奔叔父劉琨,為輔國將軍、魏郡太守。晉愍帝建興四年(316年),劉琨將討伐石勒,派劉演領勇士千人,行北中郎將、兗州刺史,鎮廩丘(今山東鄆城縣西北)。鎮廩丘。劉演斬王桑,趕走趙固,得到部下七千人。與石勒交戰,拒戰退敵。晉元帝拜為都督、後將軍,假節。石勒派石虎圍困廩丘,他求救於邵續、段文鴦,段文鴦率領騎相救,石虎退兵,劉演奔段文鴦軍,屯守厭次(今山東陽信縣東),被害。