刘沈，字道真，燕国蓟人也。世为北州名族。少仕州郡，博学好古。太保卫瓘辟为掾，领本邑大中正。敦儒道，爱贤能，进霍原为二品，及申理张华，皆辞旨明峻，为当时所称。齐王司马冏辅政，引为左长史，迁侍中。于时李流乱蜀，诏沈以侍中、假节，统益州刺史罗尚、梁州刺史许雄等以讨流。行次长安，河间王司马颙请留沉为军司，遣席薳代之。后领雍州刺史。及张昌作乱，诏颙遣沈将州兵万人并征西府五千人，自蓝田关以讨之，颙不奉诏。沈自领州兵至蓝田，颙又逼夺其众。长沙王司马乂命沈将武吏四百人还州。

张方既逼京都，王师屡败，王瑚、祖逖言于乂曰：“刘沈忠义果毅，雍州兵力足制河间，宜启上诏与沈，使发兵袭颙，颙窘急，必召张方以自救，此计之良也。”乂从之。沈奉诏驰檄四境，合七郡之众及守防诸军、坞壁甲士万余人，以安定太守卫博、新平太守张光、安定功曹皇甫澹为先登，袭长安。颙时顿于郑县之高平亭，为东军声援，闻沈兵起，还镇渭城，遣督护虞夔率步骑万余人逆沈于好畤。接战，夔众败，颙大惧，退入长安，果急呼张方。

沈渡渭而垒，颙每遣兵出斗，辄不利，沈乘胜攻之，使澹、博以精甲五千，从长安门而入，力战至颙帐下。沈军来迟，颙军见澹等无继，气益倍。冯翊太守张辅率众救颙，横击之，大战于府门，博父子皆死之，澹又被擒。颙奇澹壮勇，将活之。澹不为之屈，于是见杀。沈军遂败，率余卒屯于故营。张方遣其将敦伟夜至，沈军大惊而溃，与麾下百余人南遁，为陈仓令所执。沈谓颙曰：“夫知己之顾轻，在三之节重，不可违君父之诏，量强弱以苟全。投袂之日，期之必死，菹醢之戮，甘之如荠。”辞义慷慨，见者哀之。颙怒，鞭之而后腰斩。有识者以颙干上犯顺，虐害忠义，知其灭亡不久也。