仪貌俊美,神情秀彻。东晋末年受封桂阳县公。跟从
刘裕北伐后秦,平定关中地区,拜雍州刺史。不久刘裕回建康,让刘义真镇守长安,但被夏国
赫连勃勃击败,全军覆没,逃回建康。义熙十四年(418年)十月,迁扬州刺史,镇守石头城。宋武帝刘裕即位后,受封庐陵王,迁车骑将军、
开府仪同三司、南豫州刺史。
景平二年(424年),刘义真辅政大臣
徐羡之、
傅亮、
谢晦诬陷,贬为庶人。7月15日,刘义真被徐羡之派人杀害,年仅十八岁。少帝刘义符也被杀。宋文帝刘义隆即位后,追赠刘义真伪侍中、大将军、庐陵王,谥号孝献,过继皇五子
刘绍嗣位。