劉基，字伯溫，青田(今屬浙江)人。元代至順年間，劉基考中進士，授為高安丞，獲得廉潔正直的名聲。他博通經史，無書不讀，尤其精於天文。朱元璋攻下金華，平定括蒼，聞知劉基及宋濂等人學識淵博，於是不惜錢財，予以招用，起初劉基堅決不答應，後經總制孫炎兩次寫信邀請，劉基才決定出山。到了應天，劉基陳述時務十八策。朱元璋大喜，馬上命人建造禮賢館讓劉基等居住，對他們寵愛備至。
當時韓林兒自稱朝廷，朱元璋對其遙相尊奉，禮節甚恭。但劉基卻不這樣認為，即使朝見韓林兒，也從不予以叩拜，並對朱元璋說，「韓林兒只是一個牧童罷了，尊奉他幹什麼？」朱元璋曾向劉基詢問征戰之計，劉基說：「張士誠只顧保全自己，不值得擔心。陳友諒劫主脅下，名號不正，其心無日忘我，應當先謀取陳友諒，陳氏滅亡，張氏便勢孤力弱，一舉即可平定。然後北向中原，王業可成。」朱元璋十分高興地說：「先生有什麼好計，都儘管說出來吧！」當時陳友諒正攻陷太平，謀求東下，勢力發展甚速。朱元璋的下屬，開始出現動搖的局面，有的建議投降，有的建議逃往鍾山，只有劉基瞪著雙眼不說話。
朱元璋便將他召入內室，劉基憤然說道：「主張投降或逃走的，應該斬首。」朱元璋便問：「先生有什麼計策？」劉基回答：「陳賊氣驕，待其深入，伏兵攔擊，將其打敗，這很容易啊。天道輪迴，後來起事的會取勝。取威制敵以成王業，就在此舉了。」朱元璋深受鼓舞，就採納了他的建議，引誘陳友諒軍，取得了勝利。朱元璋以克敵之功賞賜劉基，劉基辭謝不受。
不久，陳友諒軍又一次攻陷了安慶，朱元璋打算親自率軍征討，以此詢問劉基，劉基極力贊成，於是朱元璋率軍進攻安慶。從早晨一直到暮色降臨，仍未攻下，劉基請求速趨江州，直搗陳友諒的巢穴，於是全軍西上。陳友諒始料不及，只得帶領妻子兒女逃往武昌，江州遂降。其龍興守將胡美派他的兒子前來表示誠意，請求朱元璋不要解散他的部隊，朱元璋面有難色，劉基從背後踢床暗示，朱元璋頓時醒悟，應允了胡美的要求。胡美投降後，江西諸郡全被攻下。劉基喪母時，正值戰事緊張，所以一直沒敢說，直到這時，才請求還鄉為母親舉行奠禮。適逢苗軍反叛，殺金華、處州守將胡大海、耿再成等，浙東形勢動搖。劉基趕到衢，首先為守將夏毅安撫諸屬城，再與平章邵榮等，平定了叛亂。方國珍一向害怕劉基，便致信劉基，對其母去世表示悼唁。劉基給方國珍回信，向他表明朱元璋的威德，方國珍於是向朱元璋進貢。
朱元璋多次寫信到劉基家中，詢問軍國大計，劉基逐條地詳細作答，均能切中要害。不久，劉基返京，朱元璋正要親自率軍支援安豐，劉基勸說道：「漢、吳都在伺機進攻，我們現在不可輕舉妄動。」朱元璋不聽，而陳友諒知道後，乘機率軍圍攻洪都，朱元璋這才說道：「我沒聽你的意見，險失大計。」然後親自帶兵援救洪都，與陳友諒大戰於鄱陽湖，一天交戰數十次。
當時，朱元璋坐在胡床上督戰，劉基隨侍身旁，忽然躍起大呼，催促朱元璋趕快轉移到別的船上去。朱元璋倉促轉移到另一小船上，還未坐定，飛炮便將他原來所乘御船，擊得粉碎，站在高處的陳友諒見御船被毀，大喜，而朱元璋所 乘之船隻進不退，漢軍都大驚失色。當時湖中戰鬥相持了三日，未決勝負，劉基請求移軍湖口，以扼住漢軍出口，在金木相剋的這一天，與陳友諒軍決戰。結果，陳友諒戰敗，在逃跑途中斃命。其後朱元璋打敗張士誠，北伐中原，完成千古帝業，均出於劉基的籌劃。吳元年(1367年)，朱元璋以劉基為太史令，劉基呈上《戊申大統歷》。朱元璋即皇帝位後，劉基上奏制定軍衛法。當初確定各州糧稅時，仿照宋制每畝加五合，惟獨青田縣除外，太祖這麼說道：「要讓劉伯溫家鄉，世代把此事傳為美談。」劉基認為宋、元兩朝都因為過於寬縱而失天下，所以現在應該整肅綱紀，於是便下令御史檢舉彈劾，不要有任何顧忌，宿衛、宦官、侍從中，凡犯有過錯的，一律奏明皇太子，依法懲治，因此人人畏懼劉基，遵紀守法。
中書省都事李彬因貪圖私利，縱容下屬而被治罪，李善長一向私寵李彬，故請求從寬發落，劉基不聽，並派人騎馬速報太祖，得到批准，劉基便在祈雨時，將李彬斬首。因為此事，劉基與李善長開始有隙。太祖返京後，李善長便向太祖告狀，說劉基在壇地下殺人，是不敬之舉，那些平時怨恨劉基的人，也紛紛誣陷劉基。
劉基妻亡，劉基請求告辭還鄉。太祖正在營造中都，又積極準備消滅擴廓。劉基臨走上奏說：「鳳陽雖是皇上的故鄉，但不宜作為建都之地，皇上萬萬不可輕視。」不久，定西之役失利，擴廓逃往沙漠，從那時起一直成為邊患。這年冬天，太祖親自下詔，敘說劉基征伐之功，召他赴京，賞賜甚厚，追封劉基的祖父、父親為永嘉郡公，並多次要給劉基進爵，劉基固辭不受。
後來，太祖因事要責罰丞相李善長，劉基勸說道：「他雖有過，但功勞很大，威望頗高，能調將。」太祖說：「他三番兩次，想要加害於你，你卻還設身處地為他著想？我想改任你為丞相。」劉基叩首道：「這怎麼行呢？更換丞相如同更換樑柱，必須用粗壯結實 的大木;如用細木，房屋就會立即倒坍。」
後來，李善長辭官，太祖想任命楊憲為丞相，楊憲平日待劉基很好，可劉基仍極力反對，說：「楊憲具備當丞相的才能，卻無做丞相的氣量。為相之人，須保持像水一樣平靜的心情，將義理作為權衡事情的標準，而不能攙雜自己的主觀意見，楊憲做不到。」太祖又問汪廣洋如何，劉基回答：「他的氣量比楊憲更狹窄。」太祖接著問胡惟庸，劉基又回答道：「丞相好比駕車的馬，我擔心他會將馬車弄翻。」太祖又說道：「這樣看來，只有先生你最合適做我的丞相了。」
劉基謝絕說：「我太疾惡如仇了，又不耐煩處理繁雜事務，如果勉強承擔這一重任，恐怕要辜負皇上委託。天下何患無才，只要皇上留心物色就是了。目前這幾個人確實不適合擔任丞相之職。」後 來，楊憲、汪廣洋、胡惟庸都因事獲罪。
劉基輔佐太祖平定天下，料事如神。他性情剛烈，嫉惡如仇，經常與人發生衝突。隱居山中後，只是飲酒下棋，從不提起自己的功勞。縣令求見，避而不見。後來縣令便穿著便服，裝成鄉野之人去拜見劉基，劉基當時正在洗腳，便讓堂侄將他引入茅舍，以黃米飯招待。縣令這時才告訴劉基：「我是青田知縣啊。」劉基大驚，馬上起身稱民，然後謝罪離去，終不相見。
起初，劉基說：「甌、括之間有一塊空地，南抵閩界，是鹽盜的巢穴，方氏便是由此作亂的，故請設巡檢司守衛。」時逢茗洋逃兵反叛，官吏都匿而不報，劉基便令長子劉璉將此事上奏，但未先通報中書省。胡惟庸當時正以左丞相的身份主管中書省，對以前與劉基的過節，時常懷恨在心，於是便派手下官員攻擊劉基，說那個地方有帝王之氣，並誣陷劉基想將它作為自己的墓地，因為當地百姓不答應，劉基便請求設巡檢司，將百姓趕走。
太祖聽說後，雖然沒有加罪於劉基，但頗為這些言論所打動，因而剝奪了劉基的俸祿。劉基心中害怕，入朝謝罪，然後呆在京城，不敢返鄉。不久，胡惟庸當了丞相，劉基悲歎道：「若是我的話不得應驗，那便是蒼生之福了。」遂因 憂憤交加發病。
劉基自認為自己得不世之遇，所以在太祖面前知無不言。每到緊急危難的關頭，劉基總是勇氣奮發，計策立定，人莫能測，閒暇之時，便敷陳為王之道.而太祖每次都洗耳恭聽，常常稱劉基為老先生而不叫他的名字，並說：「你就是我的張子房啊。」又說：「老先生多次以孔子之言來勸導我。」所以，太祖與劉基的帳中秘語，世人所知不詳，而世間所傳為神奇的，大多是一些陰陽風水預測之說，並非劉基學術的全部。劉基的文章氣勢浩大而奇妙，與宋濂同為一代宗師，他的著作有《郁離子》、《覆瓿集》、《犁眉公集》等流傳於世。劉基回家僅一個月，便去世了。終年六十五歲。