刘寻阝，密州安丘县人。祖父刘绶，任密州户掾，追赠为左散骑常侍。父亲刘融，任安丘县令，追赠为工部尚书。刘寻阝年幼时心有大志，爱好用兵谋略，涉猎史籍书传。唐中和年间，跟随青州节度使王敬武任小校。王敬武去世后，青州三军推举他的儿子王师范为青州留后，朝廷命令崔安潜镇守青州，青州人抗拒朝廷的任命。棣州刺史张蟾准备攻袭王师范，王师范派都指挥使卢弘进攻棣州，卢弘反而与张蟾勾通，假装凯旋回师以袭击王师范。王师范知道这回事，埋伏士兵迎接卢弘，接着设宴招待他，预先告诫刘寻阝说：“卢弘一来就杀死他。”刘寻阝按照约定，在酒席上杀死卢弘，与他一同作乱的人都被诛杀了。王师范任刘寻阝为马军步军副总指挥使，攻下棣州，杀死张蟾，朝廷便授王师范为平卢军节度使。光化初年，王师范上表推荐刘寻阝任登州刺史，一年多后，改任淄州刺史，暂任行军司马。
天复元年(901)，唐昭宗被迫移驾凤翔，梁太祖率领四镇的军队到岐下奉迎昭宗回到长安。李茂贞与宦官韩全诲假托昭宗诏令征聚天下兵马到凤翔攻打太祖、援救昭宗，王师范看罢诏令，慷慨哭泣流泪，派遣部下心腹乘虚袭取大梁辖区内的州郡。原定所在地方同一天暗自发兵，但事情大多泄露，只有刘寻阝率领偏师攻陷了兖州城，于是占据了兖州。开始，刘寻阝派细作装扮成卖油的人，侦察兖州城内虚实以及进入的道路，看到外城下面有一水洞可以带着部队进城，就记住这个地方。刘寻阝于是告诉王师范，请得五百名步兵。半夜从水洞偷偷进城，一个晚上就平定了兖州城，军队和城镇都平安，市民不受惊扰。梁太祖命令大将葛从周攻打刘寻阝。当时葛从周任节度使，领兵在外，州城被刘寻阝占据，家属全在城中。刘寻阝好生地安抚他的家属，搬往外面的住宅，供给衣食，恭敬有礼，上堂拜见葛从周的母亲。到葛从周进攻州城时，刘寻阝用轿子抬着葛从周的母亲登上城墙，葛母告诉他儿子葛从周说：“刘将军待我非常周到，跟自己儿子没有两样，从媳妇以下，都不失身份地位。刘将军与你各为自己的主人卖命，你要体谅他。”葛从周感叹欷虚欠而退。刘寻阝挑出城中老弱病残以及妇女等消耗粮食而不能守城的百姓，全部放出城外，自己与将士们同甘共苦，分衣推食，以抗拒城外军队，约束部下，严禁暴虐，居民泰然平安。葛从周进攻包围已经很久，刘寻阝没有外援，军心逐渐有了背弃他而投降的意向。一天，节度副使王彦温翻越城墙逃跑，守城士兵也跟着他逃亡，刘寻阝的守军禁止不住，刘寻阝就派人从容告诉王彦温说：“请副节度使少带人马出城，不是平素管辖的部众请不要带走。”又对部众扬言说“：平素跟随副节度使的人要走都不禁止，其他擅自逃走的就杀了他的全家。”守城市民听到都感到疑惑，逃奔的人才停止。城外军队听到后，果然怀疑王彦温有诈，就把他杀死在城下，从此军队城池更加牢固。到王师范兵力逐渐衰竭，葛从周用祸福的道理晓谕刘寻阝，劝他反正投降，刘寻阝回报说：“等青州节度使王师范归顺投降，我就把城池献还。”天复三年(903)十一月，王师范宣告投降，并说先前是他派行军司马刘寻阝领兵入据兖州，请赦免他的罪过，又将情况告诉刘寻阝，刘寻阝才出城听从发落。梁太祖嘉奖刘寻阝的节操风概，认为他有唐朝英国公李责力的节操。
刘寻阝投降后，葛从周具办行装衣服车马，请刘寻阝前往大梁。刘寻阝说：“我还没有听到梁王赦免我的命令，现在乘肥马穿皮衣，我不敢听从这样的吩咐。”于是穿着平常衣服，坐着驴子出发。到将谒见太祖时，太祖令赐给他冠服衣带，刘寻阝说：“我是被关押起来的囚犯，犯有罪行，请捆起我入见。”太祖不答应。到相见时，太祖慰问安抚多时，又赐刘寻阝饮酒，刘寻阝告诉太祖自己酒量很小。太祖说“：您占取兖州时，肚量是多么大啊！”旋即授与他元从都押牙官职。太祖手下各位将领，都是四镇旧人，而刘寻阝一旦以一羁押降将的身份，骤然居于众人之上，到与各将领相见，刘寻阝都对他们施行朝廷拜揖的礼仪，太祖尤其惊异而器重他。不久，上表推荐刘寻阝为..州留后。
这时，..州、岐下的部众，多次寇犯刘寻阝的边界，刘寻阝防备抵御十分周到，太祖因为刘寻阝辖地偏远，担心失去刘寻阝，就令刘寻阝放弃..州，领军屯驻于同州。天..三年(906)正月，太祖接受元帅的任命，以刘寻阝为元帅府都押牙，仍如前任右金吾卫大将军。开平元年(907)，任右金吾上将军，兼任各军马步军都指挥使。同年秋，与诸将征讨潞州，迁升为检校司徒。三年二月，转任右威卫上将军，仍依前兼任马步都虞候。五月，改任左龙武统军，兼任侍卫亲军马军步军都指挥使。
那年夏天，同州刘知俊反叛，引来岐人袭击并占领了长安，分兵扼守黄河、潼关。梁太祖到达陕地，命令刘寻阝向西征讨，刘寻阝即奋勇夺取潼关，活捉了刘知俊的弟弟刘知浣献上，接着领兵收复长安，刘知俊放弃同州逃往凤翔。太祖任刘寻阝为佑国、同州军两使留后，旋即改佐国军为永平军，任刘寻阝为节度使、检校司徒，代理大安尹、金州管区内观察使。这时，西部边陲未得安宁，切近敌寇边境，刘寻阝训练士兵抚慰民众，独当一面。开平四年(910)，加封检校太保、同平章事。庶人朱友王圭篡位，加封检校太傅。乾化三年(913)正月，服母丧。朱友王圭命他起复任事。梁末帝即位，更加深深倚重他。第二年夏天，诏令刘寻阝回京，授予开封尹，遥任镇南军节度使。旋即遇上晋人寇犯河朔，刘寻阝奉诏与魏博节度使杨师厚打退了他们。
九月，徐州节度使蒋殷据城反叛。当时朝廷任命福王朱友璋镇守徐州，蒋殷不接受替代，末帝派刘寻阝与郓州统帅牛存节领兵攻打他。蒋殷向淮南吴国求援，伪吴国君主杨溥派大将朱瑾带领部众奔赴支援，刘寻阝迎击打败了他。贞明元年(915)春天，徐州城被刘寻阝攻陷，蒋殷全家自焚，从火中找到他的尸首，割下脑袋献给朝廷，诏令加封刘寻阝为检校太尉。
三月，魏博节度使杨师厚去世，朝廷分相、魏为两镇，派刘寻阝率领大军屯驻南乐，以征讨王..为名。不久魏军果然叛乱，囚禁节度使贺德伦送与太原晋人以交好。六月，晋王进入魏州，刘寻阝率领精兵一万人从洹水移军魏县，晋王前来侦察，刘寻阝在河道拐弯的丛林间埋伏士兵，等晋王一到，大声呐喊向前，包围了几层，杀伤和俘获了很多人，晋王仅得以只身逃脱。同月，刘寻阝偷偷率领部队由黄泽向西奔袭太原，将要出发时，担心被晋军追击，于是扎茅草为人，将旗帜缚在茅草人身上，用驴子载着茅草人，顺着矮城墙行走，几天后，晋人才发觉。刘寻阝部队开到乐平，遇上数十天大雨，部队不能前进，刘寻阝只好整顿部队而回。魏州的临清，是储积粮食的地方，刘寻阝带领军队准备攻占它，遇上晋军将领周陽五从幽州领兵来到，刘寻阝于是占领贝州，与晋军在堂邑相遇，刘寻阝拦截打退了周陽五部队，追击败军五十多里，于是在莘县驻军。增修城墙，疏浚城池，从莘县到黄河，筑起甬道以运输粮饷。
八月，梁末帝赐给刘寻阝诏书说：“朝廷以外之事，全托付给将军。河朔各州，一旦而被沦陷，师旅疲劳委顿，患难天天滋生，退守黄河，久无斗志。昨日东边诸侯送上奏章，都说仓库府藏已竭，飞车运输也供不应求，服役之人，常遭俘获，我日夜操心，忧虑满怀。将军与国家同命运，当考虑良策，如果打听到敌兵数量不多，就应筹划机谋，及时扑灭，那么我也就不至于辱没先人。”刘寻阝上奏说：“臣蒙受国家深恩，忝掌朝廷大政，岂敢不枕戈待旦，尽节效忠。前日正要向西夺取太原，切断晋军归路，然后向东收取镇、冀两州，解除他们彼此策应之势，只在十天半月之间，就能再度澄清河朔。哪想到上天正促成战乱，国难尚未平定，才出兵，就遇上数十天大雨，军资粮食竭尽，兵士死伤。痛感苍天，不与我同谋，于是征询士兵，都想回师。凡驻扎行军，常张掎角之势，我又想切断晋军粮道，准备占领临清。才到宗城，周陽五突然来到，骑军驰突，变化如神。臣于是率领大军，固守莘县，深沟高垒，犒劳训练士兵，日夜戒严，伺机进取，侦察敌军营垒，兵数极多，楼烦人都能骑马射箭，是非常厉害的劲敌，未可轻易图谋。臣若能找到机会，怎敢坐视国家患难？臣心体察国家，明鉴于天。”末帝又派使者询问刘寻阝决胜的策略，刘寻阝说“：臣无奇术，只要每人供给十斛粮食，就能全部攻破敌人。”末帝大怒，责备刘寻阝说“：将军积蓄粮食，是为了吃饱肚子呢，还是要打败敌人呢？”于是派朝中使者前来督战。刘寻阝召集各位将校商议说：“主上深居宫禁之中，不懂用兵谋略，与白面书生共谋，终将坏我大事。大将出征，君主的命令可以不接受，随机应变，岂可预先谋划？现揣摩敌情，不可轻举妄动，请诸君另外筹划计谋。”这时诸将都想出战，刘寻阝默然不语。另一天，刘寻阝又召集众将排坐在军门，每人准备一罐黄河水，命他们喝下，众人不理解他的意思，有的喝了，有的不喝。刘寻阝说“：一罐水尚且如此为难，滔滔黄河，哪能喝得完？”众将都为之失色。不几天，刘寻阝率领一万多人逼近镇州、定州敌营，当时刘寻阝军队突然扑来，敌人上下奔突混乱，被杀死俘获很多。不久，晋人援军相继来到，刘寻阝才领兵撤退。
贞明二年(916)三月，刘寻阝从莘县带领部队袭击魏州，与晋王在故元城交战，战败，刘寻阝脱身南奔，从黎陽渡过黄河到达滑州。旋即被授为滑州节度使，诏令驻守黎陽。三年二月，晋王调集全部兵力进攻黎陽，刘寻阝击退了晋军。到刘寻阝回京后，再次被授为开封尹，遥任镇南军节度使。那年，河朔失守，朝廷归咎于刘寻阝，刘寻阝也自感不安，上表辞职。九月，免去平章事，被授为亳州团练使。恰逢淮南吴国军队寇犯蔡、颍、亳三郡，刘寻阝奉命渡过淮水，到达霍丘，歼灭了大量贼党。五年，兖州节度使张万进反叛，向北连结晋人作为支援，末帝派刘寻阝攻打他，任刘寻阝为兖州安抚制置使。这年冬天，张万进危急，小将邢师遇暗中接应朝廷军队，刘寻阝于是占领了兖州城，割下张万进首级献给朝廷。十一月，诏令授刘寻阝为泰宁军节度使、检校太尉、同平章事。
贞明六年(920)六月，授刘寻阝河东道招讨使，与华州尹皓一起攻取同州。在此之前，河中朱友谦袭击占领了同州，以他儿子朱令德为同州留后，上表朝廷请求旄节斧钺，末帝大怒。这时便命令刘寻阝征讨他。同年九月，晋军将领李嗣昭领军前来救援，在同州城下交战，朝廷军队作战不利，兵败逃往黄河以南，桥梁坍塌，淹死许多人，刘寻阝率残余部众退守华州罗文寨。在这以前，刘寻阝与河中朱友谦是姻亲，到朝廷军西讨同州，到达陕州时，刘寻阝派遣使者带着檄文送与朱友谦，以祸福大计晓谕他，诱使他回归朝廷，朱友谦不听从，因此而停留了一个月。尹皓、段凝一帮人平素妒忌刘寻阝，于是罗织他的罪名，说刘寻阝拖延时机养寇成患，让朱友谦等来援兵，末帝也认为是这样。到刘寻阝兵败后，诏令刘寻阝回到洛陽，河南尹张宗..接受朝廷密旨，迫使刘寻阝饮毒药而亡。这时年六十四岁，诏令追赠为中书令。