早年经历

刘旻年轻时嗜好赌博，品行无赖，二十岁左右在河东应募从军，随兄长刘知远征战，后唐年间累升至虢州军校。

天福六年（941年），刘知远被后晋任命为河东节度使，以刘旻为河东步军都指挥使。

天福七年（942年），刘旻被授为麟州刺史，不久又升任河东马步军都指挥使兼三城巡检使，遥领泗州防御使。

镇守河东

天福十二年（947年），刘知远在太原称帝，建立后汉，史称后汉高祖。刘旻被拜为特进、检校太尉、太原尹。是年五月，刘知远率军南下，夺取汴梁（治今河南开封）。刘旻留守太原，担任北京留守，不久又加授河东节度使、同平章事。

乾祐元年（948年），刘知远病逝，其子刘承祐继位，史称后汉隐帝。刘旻加授检校太师，并兼任侍中，次年又改兼中书令。当时，刘承祐年少继位，大权旁落，朝政都掌握在宰相杨邠、枢密使郭威等顾命大臣手中。刘旻与郭威素有旧怨，因而心怀不安，遂听从节度判官郑珙的建议，以防御契丹的名义，选募勇士，招纳亡命，修缮兵甲，充实府库，大肆扩充兵力，以为自保之计。他还停止对朝廷上供财赋，对朝廷诏令也大都拒不奉行。

乾祐三年（950年），刘承祐逼反郭威，结果在郭威叛乱中被乱兵所杀。郭威完全控制了后汉朝政，但因未得到朝中大臣的拥戴，不敢立即称帝，便让宰相冯道去迎徐州节度使刘赟入京，表示要立其为皇帝。而刘赟正是刘旻的儿子。刘旻本欲举兵南下，闻讯喜而罢兵。是年十二月，郭威在澶州军变中被拥立为帝，建立后周，史称后周太祖。刘赟则被降为湘阴公。刘旻派遣牙将李鋋入京，想将刘赟接到太原。但刘赟此时已经遇害。

建立北汉

乾祐四年（951年），刘旻在太原称帝，仍以汉为国号，并继续沿用乾祐年号，史称北汉。他即位不久，便命次子刘承钧率军攻打后周治下的晋州（治今山西临汾）、隰州（治今山西隰县），结果无功而回。当时，北汉地小民贫，无力抗衡后周。刘旻只得依附辽国，向辽帝称侄，并施以重金贿赂，希望辽国能出兵援助。辽国册封他为大汉神武皇帝。

是年九月，刘旻兵出阴地关（在今山西灵石西南），并向辽国借兵五千，合攻晋州。他驻军六十余日，却始终不能破城，又听闻后周枢密使王峻率大军来援，遂烧毁营寨，撤军退走。当时已是十二月，正值隆冬，晋州一带连日大雪，边民又都据险自固。汉军刍粮缺乏，沿途劫掠不到粮草，士卒皆面有饥色，以致损失惨重，及至返回太原，十成兵马已折损将近四成。

乾祐五年（952年），刘旻又遣军攻打府州（治今陕西府谷）。府州防御使折德扆不仅击退汉军，还趁势夺取北汉治下的岢岚军（治今山西岢岚）。刘旻自此改以防守为主，再也不敢大举入侵后周。当时，北汉既要供养军队，又要对契丹进贡，国内赋税很重，以致民不聊生，百姓多逃入后周境内。

兵败高平

乾祐七年（954年）正月，郭威病逝，养子柴荣即位，史称后周世宗。刘旻决定趁机南征，并遣使向辽国借兵。辽将杨衮统领骑军一万、部族军五六万，号称十万，入援北汉。刘旻又起兵三万，以张元徽为前锋，会同辽军南攻潞州（治今山西长治）。张元徽在太平驿（在今山西襄垣西）击败三千潞州守军，进围潞州。而柴荣听闻北汉入寇，力排众议，决意亲征。

是年三月，柴荣率军北上，与汉军对阵于泽州（治今山西晋城）的高平城（治今山西高平）。刘旻将兵马列为三阵，以张元徽为东偏、杨衮为西偏，自己居于中军。他轻视周军兵少，不听杨衮不可轻敌的告诫，抢先发动进攻。当时正刮南风，风向对汉军不利，王得中认为此时不可出战。刘旻叱退王得中，命张元徽逆风而上，猛攻周军右翼。周将樊爱能、何徽引兵溃逃，所部士卒纷纷投降汉军，高呼万岁，声震川谷。柴荣大惊，亲自率亲兵临阵督战。皇帝临阵，周军都舍命向前。

刘旻得知柴荣出阵，命张元徽乘胜进兵，结果张元徽马失前蹄，被周军斩杀。汉军士气顿挫。此时，南风更加强盛，周军顺风迎击，大败汉军。刘旻亲自挥旗收兵，但也制止不住溃势，直到傍晚才收集万余溃兵，临河涧布防。而杨衮因刘旻不听自己的告诫，始终按兵不定，坐视汉军溃败。不久，周将刘词率后军赶到，乘胜追击，再次击败刘旻，缴获其辎重、器甲、车驾等物。刘旻历尽艰辛方才逃回太原。

忧愤而死

柴荣在潞州修整一番，斩杀樊爱能、何徽等败军之将，而后率军进围太原。他围攻两个月，却始终未能攻破太原。当时，周将符彦卿、史彦超驻军忻口（在今山西忻州），防御辽国，但却被辽军击败。柴荣遂于是年六月撤军离去。北汉至此元气大伤，再也无力南下。刘旻忧愤成疾，从此一病不起。

乾祐七年（954年）十一月，刘旻病重，命刘承钧监国。不久，刘旻病逝，刘承钧即位。

乾祐九年（956年）四月，刘旻被葬于交城北山（在今山西交城），庙号世祖。