幼年在白良村私塾读书。
1919年,先后在咸阳县立高等小学和西安省立第一中学读书。
1924年夏,考入北京民国大学,受革命思想影响,积极参加学生运动。
1926年夏,考入广州黄埔军校为第六期学员。
参加了共产党领导的“青年军人联合会”,同国民党右派组织“孙文主义学会”进行斗争。
1927年4月15日国民党广州当局叛变革命,李济深在广州“清党”。
刘根据中共组织的指示,和进步同学一起离开广州经上海到武昌,被编入中央军事政治学校武汉分校独立大队。
学习期间加入中国共产党,旋被中共组织派往北方。
1927年5月下旬,刘到天津与中共天津地方执委会组织委员于方舟接上关系,被留在天津参加中共的军事工作。
1927年秋,与张世祥被派往河南开封,行至邯郸因战争导致交通中断,又返回天津继续做军事工作。