刘光世出生于公元1089年，字平叔，保安军（陕西志丹）人，节度使刘延庆次子。善于骑射，有胆略，稍通书史、庄老、孙吴之学。以父亲荫功，被朝廷授予低级武官，和西夏军作战时，常身先士卒，屡次擒获敌军，西夏军颇为畏惧，当时的西北边帅童贯对他十分欣赏，刘光世因以军功累次升迁，至鄜延路兵马都监、蕲州防御使。应该说，刘光世早期提升得比较快，一来刘光世年轻时作战较勇敢，二来有父亲刘延庆这块跳板。
公元1121年，刘光世跟随父亲刘延庆镇压方腊起义，刘光世自率一军，出其不意，直捣衢州、婺州，凭借战功升领耀州观察使、鄜延路兵马钤辖。
公元1122年，宋军攻辽，刘光世随父攻取易州（河北易县），升领奉国军承宣使，进入高级武官行列；郭药师降后，刘延庆遣诸将捣燕京，刘光世为后援，但逾期未到，诸将失援而败，刘光世因此被降了三级。
河北起义军张迪攻濬州（河南浚县），朝廷诏命刘光世征讨。刘光世很看不起这些义军，自信地道：“毫无军纪的乌合之众，假装败退，让他们上当追击，趁乱可败之！”即命军退，义军果然进击，刘光世引骑兵反击，义军大溃，刘光世复承宣使，升任鄜延路马步军副总管。
公元1126年，西夏配合金军攻宋朝杏子堡（陕西志丹东杏子河），杏子堡两山对峙，地势险要，刘光世占据要地，击败西夏军，以功升领侍卫马军都虞侯衔，成为侍卫马军司二把手。同年十一月，金军再攻开封，刘光世率步骑三千勤王，途中得知北宋已亡。当时的陕西宣抚使范致虚命陕西五路大军汇集，欲和金军决一死战，刘光世认为没有胜算，率军趋虢州（河南灵宝），于次年四月，率部到济州拜谒康王赵构，当即被任为元帅府五军都提举。
后范致虚五路二十万大军果然被金军名将娄室大败，而刘光世则成了赵构的最主要的武将，不得不说，刘光世还是有些政治眼光的。赵构即位前，刘光世在战场上的表现还是可圈可点、让人称道的，可是后来，刘光世就像换了一个人一样。
赵构即位，。刘光世任御营司“提举一行事务”、行在都巡检使。八月，刘光世讨平山东李昱，也就在此时，同属西北的勇将王德隶属刘光世，李昱平定后，刘光世升奉国军节度使，他是南宋建立后第一个建节的将领。