刘歆是汉朝宗室，乃汉高祖弟弟楚元王刘交的子孙，父亲是著名学者刘向。刘歆年轻时便精通《诗经》及《尚书》，获汉成帝召见，授官黄门侍郎。约前27年受诏，与父亲刘向一同校阅宫中藏书，博览群书。前22年，王莽亦担任黄门侍郎，刘歆受到王莽的器重。前7年，刘歆获王莽推荐，出任侍中，晋升光禄大夫，并承继父亲刘向的事业，教授五经，并继承父亲编成宫中藏书目录《七略》，上奏朝廷。前6年，刘歆争取请求朝廷设立《左传》、《毛诗》、《逸礼》及《古文尚书》的学官，撰文批评太常博士抱残守缺，写成〈移让太常博士书〉，开罪了当时的执政大臣与儒生，受到儒生的反击指摘，自请离开京师，出任河内太守。同年，为避汉哀帝讳，改名刘秀。

        前1年，王莽执政，刘歆获召回京师，出任右曹太中大夫，进升为中垒校尉。公元1年，刘歆出任羲和官，公元5年封侯[1]:90、92、105。公元9年，王莽篡位，刘歆是王莽的心腹，号称国师，歌功颂德。王莽赐众多大臣姓王，刘歆因女儿嫁给王莽的儿子，故没有改姓。公元10年，刘歆的两名儿子刘棻、刘泳牵涉入“甄寻怨谤”一案，被捕而死[1]:139-140。新朝末年各地动乱，公元23年，道士西门君惠预言刘歆上应天象，将复兴汉朝，刘歆相信了此预言，又怨恨王莽杀害他的儿子，于是和卫将军王涉、大司马董忠合谋叛变，机密泄漏事败，刘歆自杀。