公元463年3月1日，刘昱出生于卫尉府，当时刘彧正担任卫尉。刘彧各个儿子在出生前，都以《周易》占卜而作小字，因此刘昱小字慧震（绿帽皇帝的“嫡子”）。
公元465年十一月，刘彧杀侄自立，成为是为刘宋的皇帝，改元泰始。次年十月，刘彧册立刘昱为皇太子。公元467年，刘彧正式为其取名为“昱”。
公元470年，刘昱正式出居东宫，制订了太子元会朝贺之礼及衮冕九章衣，并娶了出身济阳江氏的江简珪为太子妃。刘昱五六岁时才读书，可是他却不爱学习，只爱玩乐，当时主管他的官员无法制约，只好向宋帝刘彧报告，刘彧只命令陈贵妃严加督促刘昱（不要说这刘昱虽然不是刘彧亲生的但是性格还是真的像刘彧）。
公元472年四月七日，宋明帝刘彧去世，次日刘昱继位。由袁粲、褚渊、刘勔、蔡兴宗、沈攸之五位顾命大臣共同辅佐朝政，但朝政实权其实一直都掌握在明帝刘彧生前心腹幸臣阮佃夫、王道隆和杨运长等人手中，刘昱即位初期的朝政都由这三人掌控，可以说刘昱也就是个傀儡皇帝。
公元474年五月，刘休范以“清君侧”为名举兵进犯京师建康，声势震动朝野内外。刘勔及权臣王道隆先后战死，叛军攻入建康台城，一度打到皇宫城南掖门外。驻守在白下、石头的禁军相继溃散，抚军长史褚澄开东府城出降，中书舍人孙千龄亦开承明门出降。当时台城大乱，刘昱拉着皇太后王贞风的手失声痛哭，守军皆无斗志。但乱事终在右卫将军萧道成指挥下平定。萧道成也凭借此战的胜利，在朝野内外树立起了极高的威望，不久便晋爵为“公“，即西阳县公，升任中领军，总帅禁军，又与掌控内庭的权臣阮佃夫交好，权势日隆。同年十一月，刘昱元服。此后刘昱变得愈发狂悖。
公元475年秋冬之际，刘昱曾多次出行，生母陈太妃则多次乘车跟在他后面，但他却愈来愈放肆，太妃也无能为力。刘昱出行都不带禁卫军，只带着身边几个随从就四处乱逛，一直到日落才回来。当时朝野内外对皇帝的行为如此都感到相当失望，此时可以说权臣都死而萧道成又比较忠诚，可以说此时的刘昱在无人管束下开始彻底的放飞自我了。
公元476年，萧道成升任尚书左仆射，与袁粲、褚渊、刘秉号称“四贵”。同年七月，建平王刘景素被迫于京口举兵叛乱，在萧道成的督战之下，刘景素败亡，至此宋直系年长宗室力量彻底凋亡。宋朝已形成“皇帝幼小，形势混乱，宗室大臣无能”、“寒门子弟掌握大权，间接掌握朝政”的“皇室微弱”的局面。
公元477年，阮佃夫见刘昱如此肆无忌惮，于是暗中联合直阁将军申伯宗、步兵校尉朱幼及于天宝，准备趁刘昱出游时，将之废掉，改立安成王刘准。不过，后来于天宝将阮佃夫的图谋向刘昱告发，刘昱遂将佃夫等人诛杀。阮佃夫心腹张羊当时逃跑，但还是被抓住，刘昱竟亲自驾车在承明门将他辗死。
不久，刘昱又猜忌与阮佃夫交好的散骑常侍杜幼文等人，杜幼文、司徒左长史沈勃及游击将军孙超之，都被刘昱亲手杀害。杜幼文兄长长水校尉杜叔文在玄武湖北被捕，刘昱就自己执矟骑马，亲自杀死杜叔文。他只要一日不杀人就闷闷不乐，于是朝廷中人人自危，朝不保夕。
当时，萧道成因先后平定刘休范及刘景素，在朝野的功勋和名声都愈来愈大，刘昱更加猜忌他。
几个月后，萧道成也被刘昱逼得忍无可忍，就和袁粲、褚渊开秘密会议，想和他们联手发动政变废黜刘昱。但袁粲觉得刘昱只是年幼不懂事，将来有改正的可能，反对废立。萧道成于是转而联络直阁将军王敬则，王敬则用重金收买杨玉夫、杨万年等25名刘昱的贴身卫兵。二人得知萧道成想推翻刘昱后喜出望外，再加上又有重金酬谢，他们立刻答应了，但一直找不到机会。萧道成整日忧虑不已，甚至让垣崇祖将自己的全家老小托付给驻扎在边境的皇甫肃，一旦自己计划失败，就带他们投靠北魏。
公元8月1日，刘昱乘坐露天无篷车跟左右侍从前往台冈比赛跳高，跳高结束后前往青园尼姑庵。晚上又跑到新安寺偷狗，他在寺中把狗杀了，逼昙度道人和他一起喝酒吃狗肉。刘昱沉醉不醒，遂被送回仁寿殿睡觉。七月七日正好是乞巧节，刘昱临睡前跟杨玉夫说：“你在庭院里等着织女渡河，看见了立刻报告我，看不见就杀了你。”
杨玉夫感到大祸临头，便和杨万年用防身刀将熟睡中的刘昱斩杀。杨玉夫又将刘昱的头割下来，交给王敬则运送到萧道成府前，大声敲门通知刘昱之死，但萧道成却认为外头是刘昱派来的军队，为了骗他开门而假称皇上已死，坚持不开门。王敬则无可奈何，只好把刘昱的头颅越墙丢进府内，萧道成确认头颅是刘昱本人之后，这才骑马直冲皇宫，众人知道刘昱被杀后都大呼万岁。
次日，萧道成再次进宫，以皇太后的名义下诏将刘昱废为苍梧郡王，奉迎安成王刘准为帝。刘昱后被葬于丹阳秣陵县郊坛西。
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