1910年（清·宣统二年）4月8日，刘亚楼生于福建省武平县湘店乡湘洋村一个贫苦农民家庭 。刘亚楼原名刘兴昌，生父刘克芳，生母曹秀孜，家住月形下，没有田地，单靠刘克芳上山砍柴卖过日子。刘兴昌就诞生在一座破旧的泥木结构的上厅右厢房里。曹氏生下刘兴昌后卧床不起，第二天就病亡了。父亲无力抚养他，把他过继给同姓好友刘德香，由梁玉娣喂奶抱养，取名刘振东。
1919年（民国八年），刘德香见刘振东天资聪颖，宁可委屈自己的孩子不上学，也节衣缩食把刘振东送去读私塾。
1920年（民国九年），刘振东上崇德小学。
1924年（民国十三年），刘振东入湘店高等小学。
1926年（民国十五年），刘振东考入长汀省立第七中学。不久辍学回乡，任教于崇德小学，在校长刘克模的引导下，接受进步思想，开始从事革命活动。曾联络48名热血青年成立“铁血团”，并被推举为农民组织“大青年会”领导人。
1929年（民国十八年）8月中旬，刘振东由张涤心、李光介绍加入中国共产党，成为中国共产党党员，并更名刘亚楼，表示跟党永远干革命，更上一层楼。 9月，参加中国工农红军，在闽西游击队任班长、排长。因其胆大心细、完成任务出色，得“精灵兵”美称。12月，入红4军随营学校学习。
1930年（民国十九年）起，刘亚楼在红12军任连长、营长兼政治委员，在第4军第3纵队任第8支队政治委员，曾参加文家市、第二次攻打长沙和吉安等战斗。后任第12师35团政治委员，第11师政治委员，红1军团第2师政治部主任、政治委员等职，参加了中央苏区历次反“围剿”。在行军和作战中重视发挥共产党员的先锋模范作用，注重对官兵进行群众纪律和爱国主义教育。
1934年（民国二十三年）10月，刘亚楼随红一方面军主力长征，与师长陈光率部担任前卫，多次承担急难险重任务，诸如突破四道封锁线、强渡乌江、进攻遵义、四渡赤水、夺取泸定桥等战役战斗。
1935年（民国二十四年）6月，红一、红四方面军在四川懋功（今小金）会师后，刘亚楼任红1军团第1师师长、红军北上抗日先遣队（又称陕甘支队）第2纵队副司令员。到陕北后，任红1军团第2师师长，参加直罗镇、东征战役。
1936年（民国二十五年）6月，刘亚楼入抗日红军大学学习，毕业后任抗日军政大学训练部部长。
1938年（民国二十七年）1月，刘亚楼任抗大教育长，协助林彪、刘伯承、罗瑞卿等组织教学工作。
1939年（民国二十八年），刘亚楼到苏联，入伏龙芝军事学院学习。以惊人的毅力刻苦学习俄语，很快攻克了语言关。
1942年（民国三十一年），刘亚楼毕业后在苏联红军中实习，被授予少校军衔，并参加苏联卫国战争。
1945年（民国三十四年）8月，刘亚楼随苏联红军进入中国东北地区对日军作战。
1946年（民国三十五年）2月后，刘亚楼任东北民主联军参谋长，兼任东北民主联军航空学校校长。着力加强司令部机关的基本建设，举办参谋训练队，翻译《红军参谋业务条令》，培养和提高参谋人员的业务能力，并组建测绘学校，训练绘制军用地图的专门人才。同时参与组织指挥三下江南、四保临江战役和东北1947年夏、秋、冬季攻势作战。
1948年（民国三十七年），刘亚楼任东北野战军和东北军区参谋长、中共中央东北局委员，协助林彪、罗荣桓组织实施辽沈战役和入关行动。平津战役中，任天津前线指挥部总指挥。战前，多方收集、分析敌情，亲临第一线选择主攻方向，并根据平津前线总前委的意图，提出“东西对打、拦腰斩断、先南后北、各个击破”的作战方针。
1949年（民国三十八年）1月，刘亚楼指挥5个军向天津发起攻击，经29小时激战，全歼守军13万人，俘国民党军天津警备司令陈长捷。4月，任第四野战军第14兵团司令员，率部进军中南。
1949年10月，刘亚楼出任空军司令员，受命组建中国人民解放军空军。在空军初创阶段，在原航空学校的基础上，组织建立了哈尔滨轰炸机学校、长春轰炸机学校、锦州驱逐机学校、沈阳驱逐机学校、济南驱逐机学校、北京南苑驱逐机学校、牡丹江运输机学校（依次为中国人民解放军第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7航空学校) 等7所航空学校；主持制定了在陆军基础上建设空军的方针，迅速组建空军部队。朝鲜战争爆发后，参与组建中国人民志愿军空军参加抗美援朝作战。朝鲜战争结束后，带领空军部队担负日益繁重的国土防空任务。曾总结制定“一域多层四四制”的航空部队战术原则；提出“稳步前进、完成计划、提高质量、保证安全”的飞行训练方针；主持编写空军首批各种条令、条例、教材、操典和训练大纲；先后领导建立空军学院、空军工程学院、高级专科学校、航空学校、航空预备学校等29所院校，为全面加强空军正规化建设起了重要作用，使空军部队成为一支训练有素、具有相当规模的重要国防力量。
1959年9月，刘亚楼先任国防部副部长兼空军司令员，后被推选为中共中央军委委员。
1960年，刘亚楼兼任国防科学技术委员会副主任和国防部第五研究院院长。是第一至第三届国防委员会委员、中共第八届中央委员。
1964年，刘亚楼被选为中国人民航空运动协会名誉会长。
1965年5月7日，刘亚楼在上海病逝，享年55岁。
