刘娥是北宋第三代皇帝宋真宗赵恒的皇后，她生于宋太祖开宝二年（公元961年），祖籍山西太原，成长于益州华阳（今四川双流县）。她的祖父刘延庆曾为“五代”时晋、汉间的右骁卫大将军，父亲刘通为宋初虎捷都指挥使，兼任嘉州（今四川乐山）刺史，是一位立有战功的军事高官，后死于征战太原途中。当时刘娥尚在襁褓之中。父亲死后，因家无积蓄，便随寡母回到外祖父庞家。庞家也不富裕，在刘娥十三、四岁时，便将她嫁给了一个年轻银匠龚美。
刘娥毕竟是刺史之女，家教不同于一般，母亲很重视对她的教育，希望她长大后有自谋生路的能力。除了敦促她读书识字，还让她学会了当时流行的击鼗（即用手摇动的拨郎鼓）技艺。这个成长在贫困生活中的女孩，因为貌美和富有才华，做事又肯下功夫，不仅学得了许多知识，还练出了超群的击鼗本领。这种小鼓，经她的手一拨弄，便会奏出清脆悦耳、抑扬有序的动人之声。每逢她击鼗时，周围都要靠拢不少人，有的人听得入神，有的不断赞叹。连她本人也很欣赏自己一双纤细的巧手。心里常常想，这手艺不只可以养活自己，还可以赡养母亲了。嫁给龚美以后，二十岁的丈夫便带她远离家乡，到宋都汴梁（今河南开封）卖艺谋生。
一个貌美倾城、性格活泼开朗，又善拨鼗的小女孩经常在闹市抛头露面，自然会引起众人的议论，而且很快传进宫里，同样引了起宫中一些人的关注。
当时，宋太宗赵光义的第三子赵恒，正值青春年少、风流倜傥之际，已受封为襄王，常住襄王府。王府有一名官员叫张耆，与龚美素有交往。他见龚美的妻子相貌奇俊又擅长拨鼗，便有了深刻印象。一天，襄王赵恒对他说：“听说川蜀一代的女孩才貌出众，我很想有一名蜀地美女侍于左右。”张耆听了大喜，立刻笑着说：“王爷真是命中有幸，我正好有一位蜀地朋友，他的妹妹便是一位貌若天仙、才比斑、蔡，又与王爷同庚的女孩（两人都生于公元969年，当时年不满十五岁），您是否想见见她？”赵恒听了他的介绍，迫不及待地说：“你快快把他们兄妹请进宫来。”
赵恒见了刘娥，真的眼前一亮，暗想：她就是我想要的女人。于是未经皇上恩准，自己便做主让她留在了王府。刘娥虽已为人妇，但王命难违，而且自己也愿意嫁给这位小王爷。便与龚美商定，两人断绝夫妻关系，龚美改姓为刘，王宫上下都认定他是刘娥的哥哥。
赵恒与刘娥相互爱慕，几乎片刻不离。这位卖艺女孩除了姿色迷人，其拨鼗之技也常使赵恒听得入迷。
襄王赵恒毕竟年少，身体和精力未达成熟，与刘娥如胶似漆地生活了几个月以后，便显出了精神萎顿，面色憔枯。他的父皇见了心生疑虑，便把赵恒的乳娘秦国夫人叫过去盘问。秦国夫人知道刘娥出身卑微，从心眼里看不起她。对于她与赵恒的亲密关系也极不赞成，所以，便对宋太宗赵光义说：“陛下明察秋毫，什么事也瞒不过皇上的眼睛，襄王原来是个极为本分的人，可自从一个名叫刘娥卖艺女子进府以后，便被她的妖媚摆弄得昼夜不宁。一个尚未成年的男孩子，哪里经得起那种折腾，所以才成了现在这个样子。”太宗听了大怒，立即召见儿子赵恒，严厉责怪他说：“年少贪色，危及前程。”不容儿子分辨，命令她马上把刘娥逐出王府。
赵恒无奈，紧紧抱着刘娥说：“我本想纳你为王妃，厮守终生。但父皇不准，我们只好暂且忍让。你先住到张耆家里，我即命他为你建造新的房舍，我们仍然可以经常相见的。”刘娥哭着挣脱身子跪地说：“妾身永远属于王爷，今后无论发生多大变化，我刘娥至死不会负于王爷给予的真挚感情。”
刘娥搬出襄王府以后，她与赵恒都恪守许诺，经常私下幽会，两人感情更加深厚。就这样，这对有情人的地下苦恋竟坚持了十五年之久。
至道三年（997）三月，宋太宗驾崩，太子赵恒继位，即宋真宗，建元咸平。这时赵恒与刘娥都已近“而立”之年，不只相爱如初，而且感情更为成熟。第二年，即咸平元年，刘娥公开进宫，受封为美人，正是加入了嫔妃行列。不久，升为修仪，进而封为德妃。当时真宗的皇后姓郭，为人贤淑有德，皇上很敬重她，但真正宠爱的还是刘娥。
刘娥在居于王府以外的十五年中，读了不少古典史籍，心胸开阔、知识大增，特别是对历代帝王成败得失的经验教训，更是熟稔于心。进宫受封以后，除了对真宗的挚爱不变，还多了一层政治上的关注。真宗即位后，常把朝臣的奏章带回后宫，在夜间审批。这时刘娥不只照顾他的餐饮冷暖，更关心他对一些国事的处理。每当真宗对一些事情犹豫不决时，她便从旁以古代掌故启发他，或婉转提出自己的看法。对她的意见真宗总是认真考虑，或取或舍。她成了他政治上的得力助手。两人之间除了积累多年的爱情，还多了一层在治理国家上的相知和信任。
赵恒称帝十年后，即真宗景德四年（1007）年仅三十一岁的郭皇后，因九岁的儿子赵佑夭亡，悲伤过度，积悲成疾，很快逝世。皇后之位出缺，真宗皇帝打算立即让德妃刘娥填补，但遭到大臣们的反对，翰林学士直言说：“刘娥出身卑微，不得母仪天下。”于是有人建议皇帝册立别的妃子为后。真宗一时不好决定，便把立后之事暂时搁置下来。
刘娥不是皇后，却发挥着比皇后还要重要的作用。她聪明颖悟，记忆力强，处事果断，经常帮助真宗处理朝政要事。史书称赞她：“性警悟，晓书史，闻朝廷事，能记其本末。”她不是六宫之主，但把后宫的诸般事宜治理的井然有序。她对于真宗已是须臾不可离开的贤内助。
到了真宗大中祥符五年（1012）十二月，刘娥已经四十三岁，不只貌美如故，在处理朝中大事上，还多了不少干练和成熟。皇帝不想再拖下去了，遂不顾大臣们的反对，果断诏告天下，册立刘德妃为皇后。
刘娥在册立为皇后之前，还曾有一件对于赵宋功德无量、了却了真宗“无嗣之忧”的大事。真宗曾有五个儿子（光是郭皇后就生了三个），但都没能成活。当郭后所生的赵佑，于景德四年（1007）夭亡时，皇帝已经四十一岁，对于“后宫无儿啼”的情景十分忧虑。刘娥是她的心腹知己，对他的了解透彻无遗，便对他说：“臣妾与陛下相伴已有二十六个春秋，却未能为赵家生下子嗣，实在愧对陛下的宠爱和列祖列宗的护佑。如今陛下与臣妾均已逾‘不惑’之年，应当认真考虑后嗣之事了。”真宗问：“依爱妃之见，当如何？”她接着说：“臣妾的侍女李氏，体健貌美，正值青春年华，人也忠厚老实。陛下不妨临幸此女人，她肯定可以生养一个建康的孩子。陛下洪福齐天，还一定是个皇子。”真宗依此意见行事，刘娥果然一语成谶，李氏怀胎期满，生下一子，这时已是大中祥符三年（1010）。真宗大喜，为儿子取名受益，后又改名赵祯。
刘娥怂恿皇上使李氏生子，表面上看是为大宋皇位后继有人，实则有她自己的打算。封建社会一向“母以子贵”，她欲登皇后尊位，为皇上生个儿子是最有说服力的条件。而自己生育无望，便想“借腹生子”。所以，当目的达到后，便亲对李氏说：“你多年侍我左右，我待你不薄，说不上亲如姐妹，但我从未鄙视过你。圣上本来无意宠幸于你，是我见你一个年轻漂亮的姑娘，长期独守空房，太孤苦，劝促皇上去你房中的。现在你虽生了儿子，但圣上无意晋封你为妃。为了儿子将来能够以太子身份继承皇位，可对外宣称此子系我所生，如此，则可名正言顺的作为皇储了。”李氏深知刘娥在皇上心目中的的地位，和她必将受封为皇后的前程，不敢违拗她的意思，便同意了自己与儿子没有任何关系。刘娥对赵祯非常关爱，视为己出。特别命贤德温厚的杨淑妃抚育皇子。从此宫中上下便都承认了这一伪造事实。
后世有人据此编出了《狸猫换太子》的故事，把刘皇后描绘成了一个权利欲极强、自私凶残、欺凌嫔妃，采用卑鄙手段偷换霸占皇子的坏女人，与历史上真实的刘皇后相距很远，演绎的太玄了。