生平
家世与得名
据元好问所撰《刘景玄墓铭》，刘昂霄是陵川人，自称是汉代楚元王刘交的后裔。祖父刘溥不曾做官；父亲刘俞考中进士，官至管勾承发司（《中州集》小传称刘俞字彬叔，明昌二年即1191年进士）。母亲是上党宋氏，封彭城县君。
墓铭记载，刘昂霄十六七岁时，父亲在外地做官，他独自留在陵川读书，已能像成人一样自立，当地的老师宿儒多有称赞。父亲罢官回家，见他书架上的书散乱无序，不太高兴，随手取书考问，他却随问随答、毫无遗忘。父亲大惊，拍着他的背说“及吾未老，当见汝耸壑昂霄时耳”，于是为他取名昂霄，字景玄，别字季房。
学问与为人
金泰和年间，元好问在太原初识刘昂霄。有人说他读《太平广记》半个月便毫无遗忘，元好问不信，在酒席间拿市井中杂记柴米油盐的日历让他过目，结果他果然能背出来。墓铭称他学问无所不窥，在六经百家之外，尤其精通世系谱牒、官制、地理和历代兵家成败；文章绵密，看似平易而别有奇趣。
墓铭描写他身材瘦弱，好像连衣服都撑不起，却喜欢横持手杖端坐、摇头吟咏，谈论起来滔滔不绝，能把纷乱的问题梳理清楚，四座听者无不屏息。当时评论者认为，承安、泰和以来，王汤臣品评人物、李之纯谈论玄理号称独步，而刘昂霄兼有众人之长。他待人坦诚，不设城府，与梁仲经、雷希颜（雷渊）、麻信之等名士交往多年而无嫌隙；但墓铭也说他善恶分得太明，因此仕途困顿。
刘祁《归潜志》卷三则记他“博学能文”，曾随屏山（李纯甫）游学，与雷希颜、辛敬之、元裕之（元好问）交好，后来隐居在洛西的山水之间。
仕途与去世
刘昂霄早年考进士未中，以父荫补官，调任监庆阳军器库，并非他所喜好（《中州集》作“不就”）。朝中诸公原打算第二年推荐他应试宏辞科，他却一病不起。
墓铭记载，他于元光二年（1223）六月十三日在永宁（今河南洛宁一带）的寓所去世，享年三十八岁，暂时殡葬在永宁城郭西南约一里处；其子刘庸打算日后把祖父、父亲两代灵柩迁回陵川祖茔安葬。迁葬是否实际完成，墓铭未载（待核实）。他的妻子是永宁李氏，有一子刘庸、一女。
关于享年，各资料说法不一：墓铭作三十八岁，同为元好问所编的《中州集》小传作三十七岁，《归潜志》作“逾四十”。墓铭出自挚友之手，本词条从墓铭。另外，维基文库墓铭页面把元光二年标注为1225年，但元光二年实为1223年，应以1223年为准。
与元好问
正大二年（1225，乙酉）夏，元好问从京师来到刘昂霄墓前哭祭。刘母对他说：“吾儿有当世志，今郁郁以死矣。子与之游，最为知己，当为作铭，无使埋没也。”元好问哭拜答道：“铭吾兄者，莫好问为宜。”于是写下《刘景玄墓铭》。后来元好问编《中州集》，又收录刘昂霄诗十三首，并为他写了小传。
著作
刘昂霄未见有文集传世的记载，诗作主要靠《中州集》保存。小传记载，他临终前梦中作诗，有“带云萦远涧，和月到疏林”“万里冯唐老，中年贾傅归”等句。
《中州集》所录《中秋日同辛敬之魏邦彦马伯善麻信之元裕之燕集三乡光武庙》是他与元好问等人雅集时所作，其中“超超万里乾坤眼，凛凛千年草木风。今古消沉诗句里，河山浮动酒杯中”几句，《归潜志》也有引录，文字略有出入（如“超超”作“迢迢”），并说元好问曾称赏此诗。
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