1896年（光绪22年）3月16日，刘海粟诞生于江苏常州青云坊。因出生时脐带盘在腹上，所以取名为槃，字季芳。家中排行第九，所以又名刘九。其父刘家凤为武进世家子弟，年轻时曾参加过太平军，但时运不佳，在从政道路上未能成功，于是决心从商，与人合股经营起钱庄。
刘海粟的启蒙教育中，母亲洪淑宜的影响最大。她是清乾嘉学者诗人洪亮吉的孙女，幼承庭训，通晓诗文。刘海粟从小在母亲的教育下，学习诗文，接受传统文化教育。刘海粟从小就展现了他的叛逆精神，不愿意盲从，经常给老师提出难题，因此在老师眼中，他并不是一位守规矩的好学生。刘海粟的艺术天分在少年时也展露无遗，11岁时创作的绘画作品《螃蟹》，参加第一届全国儿童绘画展览会，作品被印在了展览目录的封面上。
（刘海粟早年与家人合影，右一为刘海粟）
另一位对刘海粟成长影响较大的人是他的姑父屠寄，近代知名学者。1891年中进士，蔡元培任国史馆馆长和北大校长时曾聘他为总纂。他经常给刘海粟讲述历史和文学故事，当他发现其艺术天分时，便为他提供画谱并讲述常州画家恽南田的故事，教导他学习恽南田的品行气节。屠寄教导他“休得目中无人。成就再高，比之前人，犹如东坡公‘渺沧海之一粟’。自大谓之‘臭’，字不是随便造出来的。”正是受姑父此话的影响，刘槃从此更名为刘海粟，以沧海一粟自勉。
10岁时，刘海粟到绳正书院读书。那里除了经史、歌赋等课程外，还有国文、舆地、时务、数学等新内容。刘海粟的求知欲在绳正书院得到更大的满足，视野也开阔许多。绳正书院的老师谭廉与刘海粟的父亲为旧交，常有往来。后来在商务印书馆任地理书籍编辑，与周湘为旧相识。1909年，在谭廉的引见下，刘海粟到周湘所办的布景画传习所学习绘画。刘海粟勤奋好学，很快便学到了西洋画的一些基本原理和技法。同时，他还阅读大量的西方哲学和文学名著，并翻阅进口美术画册。半年后，刘海粟深感传习所呆板的教学模式已不能满足他旺盛的求知欲，便返回常州。1910年，刘海粟在家中青云坊办起了图画专修馆，亲戚家的几位女孩子报名，他就和姐妹们一起临画、写生和学习。
刘海粟从小与表妹杨守玉青梅竹马，两人天生一对。但是两人因所谓的八字不合被父亲否决，刘海粟迫于父命，只能与丹阳大户、祖上曾做过知府的林佳小姐完婚。虽然拜了天地，但刘海粟拒绝和新娘洞房。
母亲的去世和包办婚姻，让刘海粟产生了远走的愿望。当时大批有志青年都东渡日本求学，而他的大哥刘际昌也留学日本学习金融管理，他便想到日本学习绘画。新婚妻子林佳伤心无奈之下只能同意离婚，其父不同意他远赴日本，两人商议之下各退一步，刘海粟不去东洋，留在上海办美术学校，父亲在经济上给予资助。
1912年11月23日，刘海粟与乌始光、张聿光等，在上海乍浦路8号，创办了上海图画美术院，这是中国第一所美术专门学校。张聿光年长，被推为校长，刘海粟为副校长，当时他才17岁。
（创办上海美专之刘海粟）
（校长张聿光）
办校伊始，刘海粟就拟定了宣言，即“第一，我们要发展东方固有的艺术，研究西方艺术的蕴奥；第二，我们要在极残酷无情、干燥枯寂的社会里尽宣传艺术的责任。因为我们相信艺术能救济现在中国民众的烦苦，能够惊觉一般人的睡梦；第三，我们原没有什么学问，我们却自信有这样研究和宣传的诚心。”
（刘海粟）
首批学生仅有12人，虽然规模不大，但是学生中日后成为中国美术界的大家，有朱屺瞻、王济远等。根据社会需求，美专适时调整办学方针，与时俱进。师资上，刘海粟深受蔡元培先生的影响，广纳英才，吸引了一批各怀所长的专家学者。
（主席校董蔡元培）
在上海美专前后担任教授和应聘客座教授的西洋画家有李毅士、吴法鼎、李超士、陈抱一、江新、王济远、倪贻德、关良、潘玉良等，中国画教授有黄宾虹、张大千、洪野、潘天寿、吕凤子、诸闻韵、王个簃、吴茀之、郑午昌、钱瘦铁、陈之佛、谢公展等，中西理论课有姜丹书、傅雷、俞剑华、梁宗岱、滕固等。刘海粟还经常请一些社会名流及学界名人到学校演讲，如蔡元培、康有为、梁启超、陈独秀、胡适、徐志摩、郭沫若等。
（国画实习室、石膏模型室、图案实习室）
在艺术教育中，刘海粟不仅注重技术的训练，还重视美术理论。1918年11月，他创办了第一期《美术》杂志，为国内美术刊物之首。
（1920年初版的《美术》杂志封面）
刊物不仅介绍西洋美术，还提倡美育。在第一期杂志上，刘海粟发表创刊词：“昔拿破仑有言，英雄之字典，无难字可知，世界事业无不由难而易，本杂志之刊，即从难字入手。明知萌芽时代，选材不易精当，草创伊始，编制不能完备。遽欲贡献于社会，未有不为大难所哂者。然不佞以沧海之粟，效测海之蠡。素挟一不畏难之思想。”刘海粟自己也写了许多美术专题论文，如《绘画上必要之点》、《西洋风景画略史》等，刊登于杂志上。
模特儿风波无疑是刘海粟人生中最具时代特色的一段人生经历，这个五四新文化运动中的重要事件，让他成为当时家喻户晓的人物。
1915年，上海美专就开始人体模特儿写生。当初只能雇到15岁的男孩，1916年秋季才请到壮年男子为全裸模特。1917年美专举行成绩展览会，陈列了学生的人体素描习作，结果引起了社会上的轩然大波。城东女校校长大骂“刘海粟是艺术叛徒，教育界之蟊贼”，并写了《丧心病狂崇拜生殖之展览会》一文投给《时报》，又到江苏省教育会报告，恳请江苏省教育厅下令禁止，以敦风化。不料，《时报》和教育会皆不回应。刘海粟便以“艺术叛徒”自号自励，据理力争，更加坚定了美专的办学宗旨。
1920年，上海美专雇佣一名俄国女子为模特，这是中国第一例女人体模特。随后，应征者也陆续有之。1924年10月，学生饶桂在江西南昌举行画展，陈列的人体写生习作被江西省警察厅勒令禁闭。刘海粟致信教育部部长和江西省省长，恳请查明原委，取消禁令。1925年8月，江苏省教育会大会通过了禁止模特儿的议案，刘海粟又写信责问。苏浙皖赣闽五省联军统帅孙传芳也知道了模特儿事件，并委婉劝说刘海粟撤去人体模特写生制度。但刘海粟指出模特写生是绘画实习之必需，不愿停止。孙传芳知道后非常生气，发出密令通缉刘海粟。师长朋友们都劝说刘海粟躲避，但刘海粟不愿做临阵逃脱的懦夫，而选择与美专共存亡，决心为维护艺术尊严而献身。
正在这危机时刻，法国总领事那齐先生约见刘海粟，表示愿意提供保护，但要求刘海粟不离开法租界，不让人参观人体模特写生，裸体画不公开展出等。刘海粟接受条件，开始闭门教学作画。但是上海县长危道丰以诽谤罪将刘海粟告上法庭。公开审理时，刘海粟讲述西方人体写生的传统。最后法庭宣判处刘海粟罚金50元，这一出长达十年的人体模特论战才告一段落。这一事件初步确立了人体模特在美术教育中的地位，对中国封建礼教和审美精神是一次巨大的冲击。
（上海美术专科学校第十七届西画系的师生与人体女模特合影）
在这一场争论中，刘海粟得到了各方有识之士的支持，有康有为、蔡元培、梁启超、沈恩孚、黄炎培等，还有志同道合的艺术家和学生们。
1927年4月，刘海粟被军阀白崇禧部下的杨虎通缉，罪名为“学阀”。刘海粟逃离上海去了日本，这是他第二次东渡日本。
1919年9月，刘海粟第一次赴日考察美术，同行的有陈师曾、汪亚尘、俞寄凡、陈晓江等。此行的主要目的是考察日本美术界和美术教育状况，参加了日本帝国美术院首展的开幕式，会见了一些日本著名的画家和艺术教育家，也参观了日本的美术学院。刘海粟将此行的感受汇集成《日本新美术新印象》一书，既介绍了日本美术的发展状况，又对照国内现状表达了他对中国艺术的担忧和期待。
第二次赴日是1927年，在被通缉的情况下，被迫离开上海，逃亡日本。此次他在日本会见了很多艺术家，也观赏到塞尚、梵高、高更和马蒂斯等西方现代主义艺术大师的原作和流传到日本的中国历代绘画精品，受到很大的震惊。朝日新闻为他举办了画展，观众有数万人。他的演讲“石涛与后期印象派”也得到了很高的评价。虽然是仓皇出走日本，却获得很大的社会反响，真可谓“塞翁失马焉知非福”。
待国内局势恢复平静，通缉令撤销后，刘海粟又回到国内。
蔡元培希望把私立上海美专升级为国立艺大，想派刘海粟赴欧洲考察。刘海粟欣然答应。1929年2月，刘海粟受教育部之命赴欧洲考察，携夫人张韵士、长子刘虎同行。到达欧洲后，刘海粟立即钻进了艺术殿堂中，如饥似渴地欣赏一幅幅西方艺术名作。除了向傅雷学习法语，每天到卢浮宫临摹名作，还在格朗休米亚画院选修人体和速写课，晚上回到住处，还给《申报》写“欧洲随笔”。9月，在朋友的鼓动下，刘海粟将自己的油画作品《前门》送往法国秋季沙龙。结果作品入选，这是中国作品第一次参加法国沙龙展。随后，他在比利时创作的《向日葵》、《休息》又入选1930年秋季沙龙。1930年5月，受巴黎美术学院院长贝纳尔推荐邀请，刘海粟的四幅油画《森林》、《夜月》、《圣扬乔而夫之陋室》、《玫瑰村之初春》参加蒂勒里沙龙。刘海粟在法国获得欢迎，创作热情也被激发出来。
（刘海粟在欧洲考察）
1931年8月14日，在教育部的催促下，刘海粟回到了上海，并写了《东归后告国人书》，汇报了欧游考察的情况，并提出建立国家博物馆、国家美术馆和改革美术学校学制等建议。《欧游随笔》在《申报》登完后也结集出版。欧游时创作的作品也陆续在上海、南京展出，参观者达十余万，各界都给予了高度评价。
第二次欧游是为了负责中德两国政府联合举办的“中国现代美术展览会”，在1933年秋至1935年夏间完成的。此展览会的开幕式于1934年1月20日在普鲁士美术院举行，德国教育部长、外交部长、各国驻德使节以及各界人士有3000余人出席，盛况空前。展览到各地巡展都受到欢迎，刘海粟也被邀请到各个学校进行演讲。刘海粟借此宝贵的机会，到处宣扬中国传统绘画的精髓。1935年2月，应英国政府的邀请，展览又前往伦敦新勃灵顿画院，再一次引起英国各界的高度关注。刘海粟随即在英国演讲中国传统绘画和近代美术趋势，并在《泰晤士报》上发表了“评论中国现代美术展览”的社论。当地的媒体对此次活动给予了高度赞赏。原定只在德国进行展览的经费支付不起延长的巡展，教育部几次催促按时回国，并停止了经费的供应。为了能够让该展览在欧洲获得更大的影响，刘海粟只能通过与各国协商，分担一些巡展的经费，刘海粟也通过卖画解决一些资金问题，就这样让巡展得以继续。随着该展览影响的继续发酵，捷克、美国和苏联纷纷发出邀请，但迫于国内形势，画展辗转到布拉格后就不再巡展下去。1935年6月27日，刘海粟夫妇乘德国霍斯脱号海轮抵达上海。各界人士欢迎宴会在上海华安大厦举行，蔡元培先生致辞，肯定此次赴德中国现代画展获得极大成功，为中国和中国艺术获得了极大的荣誉。
1939年12月至1943年5月，正是抗日战争的艰苦岁月，刘海粟接受印尼华侨总会的邀请赶赴南洋，在雅加达、万隆、三宝陇、泗水、玛浪等地进行中国现代名画义赈活动。当地华侨积极参与，纷纷捐款，所得款项寄往贵阳万国红十字会以支持抗战。随后，刘海粟又被新加坡邀请继续举办展览，并且发表演说。《星州日报》开辟了刘海粟画展特刊，并发表了他的演说。这一时期，刘海粟与郁达夫一起，一个作画，一个作诗，表达了国难当头的愁绪与愤怒。1941年，太平洋战争爆发，新加坡沦陷前夕，刘海粟乘船出逃，流落印尼。1943年5月，被日军劫持回上海。
从印尼回到上海，刘海粟发现妻子成家和扔下两个孩子已弃家而去，伤心欲绝下只能同意离婚。随后他想到了在南洋相识的印尼富商女儿夏伊乔，而夏伊乔也一直挂念着刘海粟。当刘海粟拍电报至南洋，讲述近期遭遇后，夏伊乔不顾家中反对，只身到上海与刘海粟相见。1944年1月16日，两人的婚礼在上海隆重举行。夏伊乔一直陪在刘海粟身边，相濡以沫，陪伴他度过艰难的岁月，照料他的晚年生活，一直走到人生的终点。她为刘海粟生了三个儿女，还照顾前妻的四个孩子。
（刘海粟夏伊乔结婚合影）
（1982年刘海粟夫妇在汕头写生）
抗战胜利后，内战爆发，上海又陷入恐怖之中。上海美专是当时学生运动较为活跃的学校之一，因刘海粟对学生活动持开放态度，所以学生们的政治活动比较自由。美专学生中混着不少特务，他们一边破坏学校的正常秩序，一边迫害进步学生。刘海粟毅然揪出特务，保护学生，为学校、了美术教育事业，一直同上海美专共进退。
1952年，全国高等院校院系调整，上海美专、山东大学艺术系和苏州美专合并为华东高等艺术专科学校，刘海粟被聘为首任校长。
解放后的刘海粟重振精神，全身心投入到创作中。他到全国各地考察写生，通过绘画的形式表现祖国的大好河山和各族人民的新面貌。1957年，上海美术馆举行了“刘海粟国画油画展览”，展示了这一时期的创作成果。这一阶段成果丰硕，是刘海粟艺术人生中的一个高峰。
1956年，国务院下达了华东艺专前往西安的决定。南方的学生产生了不安的情绪，教职工来找刘海粟商量。他立即致函周恩来总理，申述了广大师生们的想法。总理收到信件后派人调查了事件原委，撤销迁校的决定也很快下达了。
刘海粟性格直爽，直言不讳，得罪了很多人。1957年整风运动时，刘海粟被小人陷害，错划为“右派”，被撤销华东艺专校长职务，从一级教授降为四级教授，同时也被撤销中国人民政治协商会议江苏省委员会委员、江苏文联委员、南京美协筹委会副主任委员等职务。离职时，刘海粟心中坦荡，写下了楹联一副：“宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。”
1958年刘海粟在南京突然中风，经学校同意后，夫人夏伊乔接刘海粟回到上海养病。在夏伊乔的悉心照顾下，失语七个月的刘海粟终于能再开口。由于被打成右派，又长期卧床不起，周遭人开始远离刘海粟，原本热闹的门庭遭遇冷落。幸好南洋的弟子们知道老校长的境遇后，纷纷问候，给予病中的刘海粟莫大的精神鼓舞。1959年，刘海粟病情略有起色，就让夫人陪同前往上海博物馆参观历代绘画，还到复兴公园尝试写生，用行动和意志同病魔斗争。
1960年，刘海粟中风初愈，能够自己握笔尝试作画。1962年，“右派”帽子被摘。1963年，再度中风，但病情略轻，刘海粟始终没有放弃练笔作画。
1966年，一场史无前例的政治风暴袭来。刘海粟前后共被抄家24次，除了收藏的古代名人书画被转移到上海博物馆幸存外，家中的书画、信札、画册、照片等被洗劫一空。复兴路上的寓所，也只被允许住在朝北的小间中，其余房间都被贴上了封条。经过多次抄家和批斗后，刘海粟夫妇被赶到瑞金路上一个弄堂的地下室，夫人用画框和破布将地下室隔成两小间，自己在门口把风，让刘海粟能够伏在地上作画。刘海粟除了每日扫街外，还经常遭受批斗。1971年，上海召开宣判大会，刘海粟被判为反革命分子，判刑25年。刘海粟一怒下，当场昏迷。因身体原因，被安排监外执行。
1972年，刘海粟的长子刘虎回国探亲，当时他已任联合国秘书长助理。考虑到国际影响，第二年刘海粟被摘去“反革命分子”的帽子。
1976年，文革结束后，刘海粟又振奋其精神，重燃创作热情。有时一天就能创作三四幅巨作，并与朋友学生一同讨论。虽然已年过八十，但刘海粟仍精神抖擞，四处写生，追求艺术上的再次突破。
（1980年刘海粟在创作时情景）
（20世纪80年代初刘海粟在书房工作）
1979年6月，刘海粟在北京中国美术馆开展，这是22年后再次在北京举办展览，轰动京城和画坛。1979年10月，刘海粟被任命为南京艺术学院院长。11月出席中国文学艺术工作者第四次代表大会，当选为全国文联委员。这一时期，刘海粟重新和国外艺术界建立了联系，常常到各国访问、举办展览和演讲，社会影响力越来越大。
1991年，上海刘海粟美术馆开始筹建，刘海粟闻讯后欣喜万分，表示愿将一生所作和所藏无偿捐赠国家。1992年，江苏常州率先建立了刘海粟美术馆，上海刘海粟纪念馆于1993年7月奠基。1994年2月18日，刘海粟携夫人回到上海。3月16日，在上海虹桥宾馆举行“艺术大师刘海粟百岁华诞庆贺会”。
（1994年3月16日，上海市文化局为刘海粟百岁华诞祝寿）
8月7日，在华东医院逝世。11月29日，捐赠仪式在衡山宾馆举行，刘海粟夫人夏伊乔签了字，陈至立代表上海市人民政府向夏伊乔及其家属颁发嘉奖状及奖金。
1995年3月16日，在刘海粟100周岁之时，刘海粟美术馆正式开馆，同时举办了《刘海粟作品展》和《刘海粟收藏的中国历代绘画作品展》。