祖父刘审琦,曾任虎牢关使,在讨伐李重进时战死。刘沪是刘文质二子,生性“深沉寡言”,有谋略。以荫补三班奉职,累迁右侍禁。宋仁宗康定末年出任瓦亭寨钤辖,代理静边寨主。庆历元年,宋军败于好水川,全军覆没,夏人长驱直入,沿边城堡关闭,居民多遭掠夺。唯独刘沪开门招纳难民。庆历三年,刘沪至水洛,派人与寨主铎厮那会谈,劝其归顺。铎厮那假意答应,当刘沪领兵接收时,突然变卦,包围刘沪部队,夜纵火呼啸。刘沪临危不乱,从容指军,一举击溃乱军。后与著作郎董士廉筑城。不久郑戬被免职,继任的泾原路钤辖尹洙下令放弃筑城之举。刘沪拒绝,尹洙命张忠“往代之,又不受”。尹洙派狄青将刘、董二人逮捕,关入德顺狱。结果羌氐族人发动暴乱。欧阳修连上两道奏章《论水洛城事宜乞保全刘沪等札子》和《再论札子》,为刘沪辩冤,力主恢复筑城。不久,刘沪头部溃疡而卒,死后,“居人遮道号泣,请留葬水洛,立祠城隅,岁时祀之。”徽宗赐庙额为“忠勇”,敕封刘沪为“忠烈侯”。著有《备边机要》。