據史記《漢書》、《通志·氏族略》和《中國姓氏》所載，劉姓的起源主要有三支：祁姓、姬姓、外族的改姓。
1、最早的一支來源於祁姓，是帝堯的後裔，形成於夏朝後期，出自今河南魯山。
祁姓之劉有同出一源的兩支：一支直接出自劉累，形成於夏朝；一支出自劉累後裔士會，形成於春秋初期。
劉累生於夏朝後期，曾經跟着精通養龍技術的豢龍氏學過馴化龍的本領，為夏朝第十三帝孔甲馴養4條龍，因而被孔甲賜姓為御龍氏。劉累在為孔甲養龍時住在今河南偃師縣南 。後來，由於飼養不善，死了一條雌龍，劉累怕孔甲治罪，就偷偷地帶着家眷南逃到魯縣（今河南魯山縣）躲了起來。劉累的子孫以劉累的名字為姓氏，就是中國最早的劉姓。
2、源於姬姓的劉氏形成於春秋時期，系以邑為氏，出自今河南偃師。
3、外族的改姓
（1）賜姓：項羽的叔父項伯，因在鴻門宴對劉邦有救助之功，劉邦賜其家族姓劉。公元前202年，劉邦在洛陽即皇帝位後，接受戍卒婁敬定都關中的建議，決定把國都遷到長安，並因此賜婁敬姓劉。
（2）西漢初年：匈奴族劉姓。當時，匈奴部族強盛，漢高祖劉邦採取和親政策，把皇室宗女嫁給匈奴單于冒頓為妻。冒頓姓攣，但按照匈奴貴者皆從母姓的習俗，攣氏子孫皆姓劉。
（3）魏晉十六國時期：匈奴族的一支為爭取中原人民的支持,自稱是漢朝公主與匈奴單于的後裔，一直使用母方的姓氏故而姓劉。他們先後在今山西、陝西、內蒙地區建立了漢、前趙和夏三個政權,後定居河南。史稱“河南劉氏”。前趙的建立者劉淵即是匈奴貴族。
（4）北魏“勛臣八姓”之一有獨孤氏，孝文帝於太和二十年（494年）自山西大同遷都洛陽後，於496年實行漢化改革，將鮮卑族的獨孤氏改為劉氏。
（5）唐末五代時期，突厥別部沙陀族的一支也冒稱是劉邦的後裔。五代十國中的後漢政權和北漢政權就是由沙陀劉氏建立的。
從西漢初期的匈奴貴族內附，南北朝的鮮卑族進入中原，一直到清朝的滿洲八旗漢化，這期間有大量外族人改姓劉姓。華北地區，尤其在河南地區的劉姓含有匈奴、鮮卑人的基因；東北地區的劉姓主要摻和了滿族和蒙古族的血液。
擴展知識：
漢朝是劉姓的鼎盛和發展時期，漢高祖劉邦建立西漢王朝後，分封同姓於各地，其後支派繁衍，於是彭城、尉氏、臨淮、南陽、廣平、丹陽等地皆有劉氏。西漢初累計皇子封王30餘人，封侯者達400餘人。漢王室大封同姓王侯的結果使劉姓貴族遍佈於大江南北，他們各據一方，很快成為各地有權有勢的大家族。總之劉姓以皇族為主脈，經歷大漢400多年的繁衍發展，人口急劇增加，成為當時的天下第一大姓。但劉姓人口仍主要分佈於黃河流域地區，主要集中於河南、河北、山東、江蘇北部、安徽北部以及山西太原地區。此外，湖北荊襄地區、湖南長沙地區、江西九江地區也有劉姓望族。
