刘师培，字申叔，号左盦，江苏仪征人。是刘贵曾之子、刘文淇的曾孙。
在母亲李汝谖的教授下，他８岁就开始学《周易》变卦，12岁读完四书五经，并开始学习试帖试，有《水仙花赋》《凤仙花诗一百首》等。1897年起开始研究《晏子春秋》。19岁中举。
1904年春，刘师培参加开封会试。临行前，作《留别扬州人士书》，呼吁创办新式学堂、鼓励出洋留学。落第回乡后回扬州，创办师范学会和协助扬州乡人出洋留学社，发表《论留学生之非叛逆》，支持学生运动；又作《黄帝纪年论》，提出以黄帝纪年取代封建帝王纪年。
1904年秋，受王无生（字郁仁）的影响，到上海与章太炎、蔡元培、谢无量等一起参加反清革命，参与《俄事警闻》《警钟日报》和《国粹学报》的编辑工作，积极为《中国白话报》撰稿，用通俗的语言，向民众宣传普及革命主张，作《中国民族志》《攘书》《中国民约精义》和《匪风集》，并加入中国教育学会、光复会、同盟会、国学保存会等进步组织，参与万福华行刺王之春行动，成为一名激进的革命党人。他与何震结婚后，夫妇二人都参加革命活动，被上海革命党人比作普鲁东和索菲亚。
1905年，他参与编辑的《警钟日报》公开辱骂德国人遭通缉，化名金少甫，逃亡嘉兴，协助敖嘉熊处理同盟会温台处会馆事务。
1906年春至芜湖，与陈独秀在安徽公学组织岳王会和黄氏学校，宣传革命，发展党人，培养专门从事暗杀的人才。同时编辑出版了《中国文学教科书》《伦理学教科书》《经学教科书》和江苏、安徽、江宁《乡土历史教科书》等。
1907年春节，应章太炎等邀请，刘师培夫妇东渡日本，结识孙中山、黄兴、陶成章等革命党人，参加同盟会东京本部的工作，与章太炎等参与民起亚洲和亲会，先后发表了《普告汉人》《悲佃篇》《辨满人非中国之臣民》等。
1907年６月，受日本无政府主义思潮的影响，刘师培夫妇发起成立“女子复权会”和“社会主义讲习会”，创办《天义报》和《衡报》，宣传无政府主义和社会主义理论，提倡废除等级制度，实现人权平等，实行无政府主义。同时，成立“农民疾苦调查会”，征集民谣民谚，反映农民疾苦；组织翻译《共产党宣言》和苦鲁鲍特金《面包掠夺》《总同盟罢工》等，在同盟会之外另立旗帜。
因为留日期间费用巨大，迫于经济压力，加上章太炎拟赴印度学佛，1907年底由何震出面，被端方收买，作《上端方书》，献“弭乱之策十条”，背叛革命，充当端方暗探。于是组织齐民社，举办世界语讲习所，并与章太炎关系破裂。加上日本警方监视日严，《衡报》因经费困难被迫停办，于1908年11月全家回国。
1909年，刘师培夫妇在上海充当端方暗探，因出卖张恭，姻弟汪公权被王金发击毙。于是刘师培公开入幕，为端方考订金石，兼任两江师范学堂教习。又拜徐绍桢为师，研究天文历法。端方调任直隶总督，刘师培随任直隶督辕文案、学部谘议官等职。
1911年随端方南下四川，镇压保路运动，在资州被革命军拘捕。辛亥革命胜利后，由孙中山保释。后任成都国学院副院长，兼四川国学学校课，讲授《左传》、《说文解字》等，与谢无量、廖季平（廖平）、吴虞等共同发起成立四川国学会。作《废旧历论》等。
1913年6月与南下寻夫的何震沿江北上山西，二人均任友人南桂馨的家庭教师。后由南氏介绍，刘师培投靠阎锡山，任高等顾问。又由阎锡山推荐给袁世凯，任参政、上大夫。
1915年８月，与杨度、严复等发起成立筹安会，作《君政复古论》《联邦驳议》，为袁世凯称帝鼓吹。洪宪帝制失败后，流落天津。
1917年被蔡元培聘为北京大学教授，讲授中古文学、“三礼”、《尚书》和训诂学，兼职北京大学附设国史编纂处。
1919年１月，与黄侃、朱希祖、马叙伦、梁漱溟等成立“国故月刊社”，成为国粹派。1919年11月20日因肺结核病逝于北京，年仅３６岁。其主要着作由南桂馨、钱玄同等搜集整理，计74种，称《刘申叔先生遗书》。其中关于论群经及小学者22种，论学术及文辞者13种，群书校释24种。
刘师培作为经学大师，在继承《左氏》家学的同时，善于把近代西方社会科学研究方法和成果，吸收到中国传统文化研究中来，开拓了传统文化研究的新境界，成果很多。他运用进化论思想研究古代社会生活的《论小学与社会学之关系》《读书随笔》《国学发微》《小学发微补》等，具有开创意义。
刘师培对于《左传》的研究成果，有《春秋左氏传古例诠征》《春秋左氏传例略》《春秋左氏传答问》《春秋左氏传时月日古例考》《读左札记》等。他研究《周礼》所着的《周礼古注集疏》《礼经旧说考略》《逸礼考》以及《古书疑义举例补》《论文札记》等，都有较高的学术地位。在日本时，他与章太炎（字枚叔）齐名，当时有“二叔”的说法。
刘师培在北大的三年里，他在学术上所做影响最为深远和取得成就最大的事情，是有关“中国文学”、“文学史”课程的讲授与《中国古文学史讲义》的出版，它使《文选》派在文派之争中获得胜利，并在文学史的教学与研究方面奠定垂之后世的“典范”。
北大之有“文学史”课程，是从1903年开始的。这年颁布的《秦定大学堂章程》，规定京师大学堂之“中国文学门”需开设“西国文学史”、“历代文章流别”等课程，并提醒教员“历代文章流别”一课，可仿日本的《中国文学史》“自行编纂讲授”。此前讲授“词章”，以吟诵、品味、模拟、创作为主，着眼于训练技能；如今改为“文学史”，则是一种知识传授，并不要求配合写作练习，“此举更接近日本及欧美汉学家的研究思路”。
自1906年起，桐城派古文家的势力开始在京师大学堂文科居于优势。这年，对桐城文章情有独钟的古文家兼翻译家林纾进入大学堂任教。
不久桐城派的马其昶、姚永概、姚永朴等先后进入任教，姚永概还曾一度担任文科教务长，桐城派就此稳居上风。他们的课堂讲授和有关讲义非从文学史入手，而是回到了传统文论的老路上去，与当时增加“文学史”课程的要求不符。1913年何燮（ｙù）侯时任北大校长后，谋求对学校加以整顿，结果是林纾与姚永概因校园里的人事纠纷及文派之争，一并去职。第二年，胡仁源出长北大，夏锡祺被任命为文科学长，开始引进章太炎一系的学者，章的弟子马裕藻、沈兼士、钱玄同、黄侃等陆续进入北大任教。
黄侃在北大讲授《文心雕龙》，其后汇集讲义而成《文心雕龙札记》一书，颇得时誉，成为代表《文选》派的文论名着。与此同时，姚永朴仍在北大讲授桐城派的理论，着《文学研究法》，亦颇得时誉。双方在文学观念上针锋相对，但桐城派自林纾、姚永概离去后已是元气大伤，《文选》派则有章门弟子作后盾而士气正旺，所以后者渐占上风。
黄侃虽是章太炎的弟子，但在文学理论方面更多受到刘师培的影响。两人年岁相若，结识甚早，一直保持着朋友的关系。同在北大任教时，黄侃自觉经学不及刘师培，竟拜刘为师。
刘师培的学说，是《文选》派的后劲，他尽管1917年方任教北大，可其文学主张十年前就已独树一帜。作为扬州后学，他继承并发展了乡先贤阮元的文学思想，强调“骈文一体，实为文体之正宗”，而“明代以降，士学空疏，以六朝之前为骈体，以昌黎诸辈为古文，文之体例莫复辩，而文之制作亦不复睹矣。近代文学之士，谓天下文章，莫大乎桐城，于方、姚之文，奉为文章之正轨。由斯而上，则以经为文，以子史为文；由斯以降，则枵腹蔑古之徒，亦得以文章自耀，而文章之真源失矣”。可见他对桐城派甚为不满，故加以指斥。