Lưu Ba có tên tự là Tử Sơ (子初), người ở nam quận Linh Lăng (thuộc Kinh châu). Ông nội của Lưu Ba là Lưu Diệu từng làm Thái thú Thương Ngô (thuộc Giao châu). Cha ông là Lưu Tường, nguyên là Thái thú Giang Hạ (cũng thuộc Kinh châu), Đãng Khấu tướng quân thời Đông Hán.
Khi Tôn Kiêncử binh đánh Đổng Trác, Thái thú Nam Dương là Trương Tư không chịu cấp quân lương nên bị Tôn Kiên giết chết. Lưu Tường cũng đồng lòng với Kiên, vì vậy bị nhân sĩ Nam Dương oán hận, cử binh đến đánh. Lưu Tường giao tranh bại trận bị giết.
Sự nghiệp
Ở Kinh châu
Sau đó Lưu Biểu đến làm thứ sử Kinh châu vốn cũng không có quan hệ tốt với Lưu Tường nên giam lỏng Lưu Ba. Lưu Biểu muốn giết ông, song lại chưa dứt khoát, bèn sai người thân tín cũ của Lưu Tường giả mật báo với Lưu Ba rủ ông cùng trốn. Ba lần rủ mà Lưu Ba đều không nghe theo. Lưu Biểu được thuật lại việc này, bèn bỏ ý định giết ông và thả ông ra[1].
Năm mười tám tuổi, Lưu Ba làm Tào sử chủ ký chủ bộ ở quận Linh Lăng. Lưu Bị đến Kinh châu với Lưu Biểu, nghe tiếng Lưu Ba bèn viết thư cho ông, định sai cháu họ về bên ngoại là Chu Bất Nghi theo ông học tập. Lưu Ba viết thư khiêm nhường từ chối.
Sau đó Lưu Biểu liên tục gọi mời, tiến cử làm Mậu Tài, Lưu Ba đều không tới. Năm 208, Lưu Biểu chết, Tào Tháo đánh Kinh châu. Lưu Bị chạy xuống phía Nam, kẻ sĩ vùng Kinh Sở đều chạy theo về phía đó, riêng Lưu Ba đi lên phía bắc gặp Tào Tháo, khuyên Tào Tháo nhất định không thể để Lưu Bị chiếm Kinh châu. Ông được Tào Tháo lấy làm Duyện, sai đi chiêu nạp kẻ sĩ ở các quận Trường Sa, Linh Lăng, Quế Dương.
Lưu lạc
Không lâu sau Tào Tháobại trận ở Xích Bích, phải rút về phía bắc, Lưu Bị thu được ba quận Trường Sa, Linh Lăng, Quế Dương, vì vậy Lưu Ba không thể trở về với Tào Tháo nữa, định bỏ chạy đến quận Giao Chỉ (thuộc Giao châu) để mượn đường trở về Hứa Đô. Ông gửi thư cho quân sư tướng quân dưới quyền Lưu Bị là Gia Cát Lượng. Gia Cát Lượng khuyên ông về theo Lưu Bị nhưng ông tỏ ra không khuất phục khiến Lưu Bị rất hận ông[1].
Lưu Ba đến Giao Chỉ, đổi thành họ Trương. Ông bàn bạc cùng Thái thú Giao Chỉ là Sĩ Nhiếp nhưng không hợp, bèn theo đường quận Tường Kha (thuộc Ích châu) trở về bắc, bị quan trấn giữ ở quận trị quận Ích Châu. Thái thú quận Ích Châu muốn giết Lưu Ba nhưng viên Chủ bộ can ngăn rằng ông là người phi thường không nên giết. Thái thú Ích châu nghe lời Chủ bộ, cho giải ông đến Thành Đô cho Lưu Chương.
Tại Ích châu
Lưu Chương trọng dụng ông, mỗi khi có việc lớn đều đến hỏi han. Lưu Chương sai Pháp Chính đón Lưu Bị vào Tây Xuyên giúp chống Trương Lỗ, Lưu Ba can không nên nhưng Lưu Chương không nghe theo. Lưu Ba đóng cửa cáo bệnh.
Năm 214, Lưu Bị đánh chiếm Tây Xuyên từ tay Lưu Chương. Lưu Bị hạ lệnh không ai được làm hại ông. Lưu Ba quyết định quy phục Lưu Bị, có lời tạ tội trái lệnh lúc trước, Lưu Bị không trách cứ ông[1].
Lưu Ba được Gia Cát Lượng tán dương cân nhắc tiến cử, Lưu Bị dùng làm Tả Tướng quân Tây Tào duyện.
Khi đánh Lưu Chương, Lưu Bị hẹn với quân sĩ sau khi thắng trận sẽ ban phát của cải trong kho cho họ. Vì vậy khi chiếm được Thành Đô, quân sĩ đều bỏ vũ khí chạy đến các kho tàng mà đua nhau lấy tài vật. Quân dụng chi dùng không đủ, Lưu Bị rất lo buồn. Lưu Ba hiến kế rằng:
Đúc ngay tiền trị giá một trăm, điều hoà giá trị mọi vật, dùng thư lại làm quan kiểm soát.’’
Lưu Bị nghe theo, chỉ khoảng vài tháng, kho tàng lại đầy đủ sung túc[2].
Năm 219, Lưu Bị xưng Hán Trung vương, cho Lưu Ba làm Thượng thư, sau kế tục Pháp Chính làm Thượng thư Lệnh.
Lưu Ba khiêm hoà liêm khiết, không mưu làm giàu cá nhân, cung kính trầm mặc, không quan hệ riêng tư, chỉ bàn việc công[1].
Năm 220, con Tào Tháo là Tào Phi giành ngôi nhà Hán. Lưu Bị muốn lên ngôi hoàng đế để kế tục Hán Hiến Đế. Lưu Ba cho rằng hãy tạm hoãn lại, không nên vội vàng như vậy khi chưa yên được thiên hạ. Ông cùng Chủ bộ Ung Mậu can Lưu Bị[1]. Lưu Bị không nghe, sau đó mượn cớ khác giết Ung Mậu và lên ngôi hoàng đế vào tháng 4 năm 221.
Khi Lưu Bị lên ngôi, các loại văn cáo sách mệnh đều do Lưu Ba chấp bút[1]. Năm 222, Lưu Ba qua đời, không rõ bao nhiêu tuổi.
Sau khi ông mất, quan Thượng thư phó xạ nước Nguỵ là Trần Quần có viết thư gửi Thừa tướng Gia Cát Lượng hỏi thăm tin tức của ông, gọi ông là Lưu quân Tử Sơ, vô cùng kính trọng[1].