刘三吾是茶陵人，他的原名如孙，通常叫三吾。刘耕孙和刘焘孙是他的哥哥，两人都在元朝为官。刘耕孙曾任宁国路推官，死于长枪贼的乱战中；刘焘孙曾任常宁州学正，死于匪寇叛乱。三吾为了躲避兵乱逃亡到了广西，广西行省承制给他任命为静江路儒学副提举。后来明朝军队攻下广西后，他回到茶陵。洪武十八年，因为茹玮的推荐，三吾被召到了京城，当时他已经七十三岁了。因为三吾上奏对答令皇帝很满意，就给他授予左赞善的官职，并逐渐升迁到翰林学士。当时天下刚平定，很多典章制度还不完善。皇帝非常想制定礼乐制度，可是很多老儒生都去世了，三吾的出现让他非常高兴。三吾参与了制定很多礼仪制度和三场取士法。他学识渊博，善于写文章。皇帝写的《大诰》和《洪范注》完成后，都让三吾来写序。皇帝还命令三吾负责修撰《省躬录》、《书传会选》、《寰宇通志》、《礼制集要》等书籍。赐给他的赏赐非常丰厚。皇帝曾经说过，奎壁间曾出现过黑气，现在消掉了，说明文运要兴旺了。他让大家应该多写些文章来满足自己的心意。皇帝写诗时也会让三吾来和作，还赐给他朝鲜玳瑁笔。上朝时命令他站在侍卫前面。宴会时也会让他坐在殿中。他和汪睿、朱善被称为“三老”。三吾年纪越来越大，才智也逐渐减弱，经常与皇帝意见不合，皇帝对他的礼遇也就逐渐淡下来了。二十三年时他给晋世子教授经书时又受到吏部侍郎侯庸的弹劾。这次他被降职为国子博士，但不久就被恢复原职。刘三吾为人豪爽，做事坦荡正直，自号“坦坦翁”。遇到重大的事情时非常坚定，不会改变自己的立场。懿文太子去世后，皇帝在东阁门召见大臣们商议事情，他痛哭流涕。这个时候刘三吾进言：“皇孙是嫡孙继承者，继承帝位符合礼制。”太孙的即位就是从这里开始的。户部尚书赵勉是三吾的女婿，因为贪污而被处死。三吾请求辞职回家养老，皇帝同意了他的请求。不久后他又被任命为学士。三十年时他和纪善、白信蹈等人负责主持会试。发榜后泰和宋琮排名第一，北方人没有被录取。这时学生们就说刘三吾等人都是南方人，他们偏向自己的乡亲们。皇帝很生气命侍讲张信等人重新阅卷但还是不满意。有人说张信故意挑选不好的试卷呈上给皇帝看是因为刘三吾嘱咐他们这么做的。皇帝更生气了判处白信蹈等人死刑而刘三吾因为年老去戍守边塞。这次事件被称为“南北榜”或者“春夏榜”。建文初年刘三吾被召回京城最终去世。