自幼“恭謹好學”，“每行坐所在，輒書空地，由是博涉文史。”<ref>《舊唐書 · • 劉仁軌列傳》</ref>唐高祖武德初年，補息州（今河南息縣）參軍，轉任陳倉（今陝西寶雞市東）尉。貞觀十四年（640年），因故杖斃折沖都尉魯寧，為唐太宗所讚賞， 后 後 累 迁给 遷給 事中。顯慶元年，劉仁軌因處理大理寺丞“畢正義案”得罪[[李義府]]，貶青州（山東省青州市）刺史。

[[顯慶]]五年（660年），[[唐高宗]]攻[[百濟]]，督海運遇風覆船，所部死傷嚴重，朝廷派[[監察 御 禦 史]][[袁異式]]審訊，[[李 义 義 府]]暗示袁 异 異 式：“君能 办 辦 事，不 忧无 憂無 官。”李義府對唐高宗說：“不斬仁軌，無以謝百姓。”舍人[[源直心]]說：“海風暴起，非人力所及。”<ref>《資治通鑒 · • 卷第二百一》</ref>僅將之免職，以白衣隨軍自效。龍朔元年（661年）三月，唐軍留郎將[[劉仁願]]率數千唐兵留守百濟城，以左衛郎將[[王文度]]為[[熊津都督]]，不久王文度病死，詔以劉仁軌代之， 刘 劉 仁 轨 軌 高 兴说 興說 ：“天 将 將 富 贵 貴 此翁耳！”<ref>《 旧 舊 唐 书·刘 書•劉 仁 轨 軌 列 传 傳 》</ref>百濟起兵，圍攻屯其府城的唐將劉仁願部。劉仁軌任檢校帶方州刺史，率軍赴救，於[[熊津江]]（今韓國錦江）大敗百濟。唐軍因戰事外利，又值大雪，遂退出[[平壤]]，劉仁軌自請留守。

[[龍朔]]三年（663年）[[日本]][[毛野稚子]]等率二萬 余 餘 人攻[[新羅]]，八月，劉仁軌水軍率行至白江口，“仁軌遇倭兵於白江之口，四戰捷，焚其舟四百艘，煙焰漲天，海水皆赤，賊眾大潰， 余 餘 豐脫身而走”<ref>《舊唐書 · • 劉仁軌列傳》</ref>。百濟王[[扶平]]逃奔[[高句麗]]，王子忠勝等人投降。日本勢力退出朝鮮半島。[[上元]]二年（675年）二月， 挥军 揮軍 渡[[瓠 卢 盧 河]]（在 庆 慶 州西），破[[新羅]]北方重鎮七重城（金城北）後引兵還，史稱“[[白江口之戰]]”。

麟德二年，封禪[[泰山]]，仁軌領新羅及百濟、耽羅、日本四國酋長赴會，唐高宗大悅，擢為[[大司憲]]。袁異式大懼，內心不安，劉仁軌告訴他忘掉過去的事，[[乾封]]元年（666年）六月，劉仁軌遷[[右相]]，兼檢校[[太子左中護]]，累前後戰功，封'''樂城縣男'''，推薦袁異式任[[中台司元大夫]]。[[監察 御 禦 史]][[杜易簡]]曰：「斯所謂矯枉過正矣！」[[咸亨]]元年（670年）正月初三， 刘 劉 仁 轨 軌 乞老歸養， 获 獲 准，不久復出，出任[[ 陇 隴 州]][[刺史]]，以防[[吐蕃]]。 咸 鹹 亨三年（672年），出任[[太子左庶子]]。 咸 鹹 亨四年（673年）三月初十，奉命改修 国 國 史。

[[ 仪凤儀鳳]]二年（677年）五月，[[吐蕃]]犯[[扶州]]（治同昌，今[[甘 肃肅]][[文 县縣]]） 临 臨 河 镇 鎮 ，唐 军 軍 兵 败 敗 ，朝廷以 刘 劉 仁 轨为軌為[[洮河道]]（ 军 軍 在[[鄯州]]城 内 內 ）行 军镇 軍鎮 守大使，建議屢遭[[李敬玄]]反對，仁軌因此懷恨在心。一日 刘 劉 仁 轨 軌 上奏：“西 边镇 邊鎮 守，非敬玄不可。”李敬玄推辭不掉。 仪凤 儀鳳 三年（678年）九月，李敬玄大 败 敗 ，唐 军损 軍損 失 过 過 半。[[ 韦 韋 述]]曰：“世 刘 劉 公逞其私忿，陷人之所不能，覆徒 贻国 貽國 之 耻 恥 ，忠恕之道， 岂 豈 其然乎？”<ref>《 旧 舊 唐 书·刘 書•劉 仁 轨 軌 列 传 傳 》</ref>

[[武 则 則 天]]親政時，意圖誅殺[[裴炎]]，派郎 将將[[姜嗣宗]]自[[洛邑]]出使[[ 长 長 安]]，問劉仁軌意見。 刘 劉 仁 轨问 軌問 姜嗣宗[[洛 阳陽]]的情 况 況 ，姜嗣宗 说 說 ：“我覺得裴炎舉止很奇怪，有異於常，很久了。”仁 轨 軌 曰：“您察覺了嗎？” 姜 薑 曰：“是的。” 刘 劉 仁 轨 軌 告訴他：“仁 轨 軌 有事稟告，請幫我順便上奏罷。”<ref>《 资 資 治通 鉴· 鑒• 卷第二百二》</ref>姜嗣宗答 应 應 他。第二天，姜嗣宗 带着刘 帶著劉 仁 轨 軌 的奏章返回洛 阳 陽 ， 结 結 果劉仁軌在奏章 说 說 “嗣宗知裴炎造反，而不上奏。”武 则 則 天則[[ 处 處 死]]裴炎，並在都亭 驿将 驛將 姜嗣宗處以[[ 绞 絞 刑]]。

[[垂拱]]元年（685年）正月二十二，劉仁軌逝世。武 则 則 天停朝三日，追 赠贈[[ 开 開 府 仪 儀 同三司]]、[[ 并 並 州大都督]]，陪葬乾陵， 赐 賜 其家 实 實 封三百 户 戶 。撰有《行年 记 記 》、《永徽留本司格 后 後 本》十一卷。