成長經曆
劉楨五歲能讀詩，八歲能誦《論語》、《詩經》，賦文數萬字。因其記憶超群，辯論應答敏捷，而被眾人稱為神童。後受曹操征辟，曾任丞相掾屬、平原侯庶子、五官將文學。(《太平禦覽》卷385卷引《文士傳》)
公元197年，因避兵亂，十一歲的劉楨隨母兄躲至許昌，在驛館中結識曹子建。曹植被劉楨的飽學所折服，為進一步深層密交，將其領到丞相府，日夜解文作賦，誌同道合，關係日篤。後來他又結識孔融等其他五學子，他們常聚論學問，“仰齊足而並馳，以此相服”。
待其成年之後，劉楨希望際遇明君，施展自己的政治抱負。然而，漢末政治極為腐敗黑暗，社會危機深重，統治者鎮壓黃巾軍起義後，各地軍閥據地稱雄，中國陷入分裂、動亂之中。據有中國北方的曹操，政治較為開明，任人唯才，廣攬文學之士。
這使得當時渴望中國統一、懷有濟世抱負的有誌之士，如山陽王粲、北海徐幹、陳留阮瑀、汝南應瑒，以及劉楨等，紛紛從四麵八方奔赴曹操治下的鄴城，一時人才薈萃，形成以曹氏父子為首的文學集團，並由於他們的詩文大多描寫漢末動亂的社會現實，抒發統一、治國的豪情壯誌，慷慨多氣，悲涼豪壯，從而形成了“建安風骨”，對後世文學的發展產生了深遠影響。
劉楨是建安文學集團的重要成員，與曹氏關係密切。在詩文中，他把曹操比做起於豐沛、統一中國的漢高祖劉邦，把曹氏的知遇，比做禮賢下士的信陵君，見《贈五官中郎將四首》。他把統一中國的希望寄托在曹操身上。投曹之初，他被任命為丞相掾屬，追隨曹操南征北討，參謀軍機。
輔佐曹丕
建安十六年(211年)後，出任平原侯曹植庶子，不久即改任五官中郎將文學，隨侍曹丕。
從現存詩文看，他與曹丕關係至為密切，而曹丕兄弟亦視為親故，詩酒唱酬，交往常不拘形跡。曹丕曾特贈廓落帶，以示親寵，並由此而留下一篇妙文(載《典略》)。然而，劉楨性傲，不拘禮法。一次曹丕宴請諸文學，酒酣忘情，命夫人甄氏出拜，坐中諸人都匍伏於地，不敢仰視，獨劉楨平視不避。曹丕對此並未介意，而曹操聽說後，要治以不敬之罪。經過援救，才“減死輸作”，罰為苦役，終身未再受到重用。這對劉楨自然是一次極為沉重的打擊，在《贈徐幹》一詩中流露出他的痛苦心情。
建安二十二年（217年），北方瘟疫流行，劉楨染病去世。曹丕為此極為悲惋，為他整理遺文，作出評價，並追思往日“行則連輿，止則接席”“酒酣耳熱，仰而賦詩”的親密交往，不勝痛悼(見《與吳質書》)。
他一生中的的著述包括《毛詩義詞》十卷，文集四卷。後人集有《劉公幹集》傳世。