刘墉，祖籍江苏省丰县欢口镇刘大营村。后至山东诸城（现高密），出身于山东诸城刘氏家族，这个家族是当时的名门望族，通过科举走上仕途的人很多。刘墉的曾祖父刘必显为顺治年间进士，祖父刘棨（qǐ）曾担任过四川布政使，是康熙朝有名的清官，父亲刘统勋更是一代名臣，官至东阁大学士兼军机大臣，为官清廉果敢，乾隆帝说他“遇事既神敏，秉性复刚劲，得古大臣风，终身不失正”。
刘墉生长在这样世代书香、以科举仕进为荣的家庭，从小受到良好的教育自不必言，后来他成为四库全书馆副总裁也证明了其学识的渊深。但不知什么原因，满腹经纶的刘墉却迟迟没有参加科举考试，至少目前尚未发现他在30岁之前参加科举考试的记录。直到乾隆十六年（1751），33岁的刘墉才因为父亲的关系，以恩荫举人身份参加了当年的会试和殿试，并获进士出身，旋改翰林院庶吉士。翰林院庶吉士是翰林的预备资格，一般从科考成绩优异的进士中选拔，然后在庶常馆学习深造，期满考试合格者，授翰林院编修。清代翰林虽然薪俸较薄，但作为皇帝身边的文学侍从近臣，号称“清贵”，“有清一代宰辅，多由此选”。而且，大臣死后如果想得到皇帝赐谥的“文”字，则必须是翰林出身。所以，清代以科举仕进者尤重翰林出身。应当说，刘墉在仕途上开局良好。
清朝乾隆十六年（1751年）刘墉殿试后，读卷大臣将刘墉作为呈送卷第一名。乾隆帝阅后认为“墉”无超人才华，也可能怀疑读卷大臣巴结正在当朝大红大紫的刘墉父亲，将刘墉贬为二甲二名，将原拟第五名，也就是二甲二名的吴鸿拔为第一甲第一名，说道：“今取一朝状元，必得有众人向往之才气。平墉之人怎能夺冠？就这样，本来是刘墉的状元改为了进士。中进士后一年后散馆，授编修，进入仕途，初任江宁知府，再迁侍讲。
乾隆二十年（1755年）十月，其父刘统勋（时任陕甘总督）因办理军务失宜下狱，刘墉受株连而遭逮治，旋得宽释，降为编修。次年六月，充广西乡试正考官。十月，提为安徽学政。任职期间，针对当时贡生、监生管理的混乱状况，上疏“请州县约束贡监，责令察优劣”，并提出了切实可行的补救办法，“部议准行”。
从乾隆二十一年（1756）开始，刘墉被外放作地方官，此后20余年的绝大部分时间里，他主要做地方官，由学政、知府，直至一方面的督抚大员。在做地方官期间，他基本上还是秉承了乃父刘统勋的正直干练、雷厉风行的行事风格。对科场积弊、官场恶习进行了力所能及的整顿，为百姓做了不少实事。《诸城县志》称赞他：“砥砺风节，正身率属，自为学政知府时，即谢绝馈贿，一介不取，遇事敢为，无所顾忌，所至官吏望风畏之。”同时，他也不遗余力地贯彻乾隆皇帝的意旨，查禁书，兴文字狱，捉拿会党，积极推行文化高压政策。
刘墉做过提督安徽学政和提督江苏学政。提督学政是一省的教育长官，类似于教育厅长，但不同之处在于，学政不受当地最高行政长官的节制，独立开展各项事务，督抚大员也不能侵其职掌。只有在特殊情况下学政离任，督抚才可暂时代管其事。学政还可以直接向皇帝上书，反映地方情况，吏治民风。
刘墉在前往安徽赴任前，乾隆帝特意召见并赐诗，其中有“海岱高门第，瀛洲新翰林”之句，意思是希望刘墉能够不辱门楣、有所建树。在出任江苏学政前，乾隆皇帝仍有诗相赠，可见对刘墉抱有厚望。刘墉也不辱使命，很是严肃认真。据清人笔记记载：“昔日刘石庵相国视学江苏，严肃峻厉，人多畏惮。”刘墉曾先后两次提督江苏学政，相隔近20年，为官处事风格也由峻厉刚急转为平和舒缓，但严肃认真则是一贯的。以刘墉第二次出任江苏学政时按试扬州为例，因为把关严格，使得许多想以作弊蒙混过关者最后不敢入场。
乾隆二十四年（1759年）十月，调任江苏学政。在任期间，他又上书：“生监中滋事妄为者，府州县官多所瞻顾，不加创艾。（行政官员）既畏刁民，又畏生监，兼畏胥役，以致遇事迟疑，皂白不分，科罪之后，应责革者，并不责革，实属阘茸怠玩，讼棍蠹吏，因得互售其奸。”这一看法深刻而又切中时弊，因此深受乾隆皇帝的赏识，称赞其“知政体”，并于乾隆二十七年（1762年）任命他为山西省太原府知府。
乾隆三十年（1765年），升任冀宁道台。第二年，因任太原知府期间，失察所属阳曲县令段成功贪侵国库银两，坐罪革职，判死刑。乾隆帝因爱其才，特加恩诏免，发军台（清代西北两路传达军报及官文书的机构，即邮驿）效力赎罪。次年赦回，命在修书处行走。
乾隆三十四年（1769），51岁的刘墉获授江宁知府。从乾隆十六年（1751）中进士时算起，到此时刘墉浮沉宦海已经整整18年。说来，刘墉的仕途并不平坦，早在做翰林院编修时，其父刘统勋因事获罪，刘墉遭株连被革职，与诸兄弟一起下狱；后外放刘墉作安徽和江苏学政，因表现卓异得到乾隆皇帝赏识，擢山西太原府知府。刘墉之父刘统勋，曾于乾隆二十二年（1757）到山西查办布政使蒋洲侵帑案，乾隆二十四年（1759）到山西查办过将军保德侵帑案，声誉颇佳。刘墉同样是不负重托，到任后不几天便将前任遗留下的疑难案件审理一清，受到官民的一致称赞。正当刘墉以政绩迁冀宁道时，前任山西阳曲县知县段成功亏空案发，刘墉以失察罪差一点丢了性命，后来朝廷加恩命他赴军台效力赎罪长达一年，回北京后又在一个叫作“修书处”的闲散机构里蹉跎两年。由此可见，这段时间里，刘墉的官运并不怎么“亨通”。
刘墉能够在重罪之后出任江宁知府，说来还是沾了父亲的光。此时刘统勋圣眷正隆，先后以大学士之职兼管兵部和刑部，被乾隆皇帝倚为股肱之臣。因此，在乾隆三十三年刘统勋七十寿辰之时，乾隆皇帝不仅亲书匾额志贺，还加恩刘墉以知府候补。第二年，刘墉获授江宁府知府。
刘墉也十分珍视这次机会，“颇以清介持躬，名播海内，妇人女子无不服其品谊，至以包孝肃比之”。创作于嘉庆初年的弹词《刘公案》，就是主要以刘墉在江宁知府任上决断疑案、为民做主的故事为蓝本改编而成的，虽然其中必然夹杂着弹词艺人的想像夸张和道听途说的内容，未必都是实录，但说明刘墉在短短一年的江宁知府任上确实有政绩、有政声，是难得的贤能官吏。著名诗人袁枚也在一首诗中称赞刘墉说：“初闻领丹阳，官吏齐短脰（dòu)。光风吹一年，欢风极老幼。先声将人夺，苦志将人救。抗上耸强肩，覆下纡缓袖。”意思是说，刘墉到江宁后，对下属要求严格使其不敢耀武扬威，对百姓关爱拯其脱离水火，不怕得罪上司而怕百姓受苦。
乾隆三十七年（1772年），擢陕西按察使。第二年，其父刘统勋病故，回家服丧。
乾隆四十一年（1776年）三月，刘墉服丧期满还京，清廷念刘统勋多年功绩，且察刘墉器识可用，诏授内阁学士，任职南书房。十月，任《四库全书》馆副总裁，并派办《西域图志》及《日下旧闻考》，任总裁。次年七月，充江南乡试正考官，不久，复任江苏学政。在任期间，曾劾举秦州举人徐述夔著作悖逆，要求按律惩办。是年底（乾隆四十三年），刘墉以劾举徐述菱著作悖逆事有功和督学政绩显著，迁户部右侍郎，后又调吏部右侍郎。
乾隆四十五年（1780年），授湖南巡抚。时值湖南多处受灾，哀鸿遍野，无灾州县也盗案迭起，贪官污吏猖獗，百姓怨声载道。刘墉到任后，一面查明情由，据实弹劾贪官污吏，建议严办；一面稽查库存，修筑城郭，建仓储谷，赈济灾民，并准许民间开采硝石。仅一年余，库银充实，民粮丰足，刘墉赢得了百姓的爱戴。
刘墉历迁江西、陕西、江苏，至乾隆四十五年（1780），刘墉被授湖南巡抚，其官职全称是巡抚湖南等处地方提督军务，节制各镇，兼理粮饷，驻长沙，兼理军民事务，成为名副其实的封疆大吏。
乾隆四十六年（1781年），迁刘墉为都察院左都御史。次年三月，仍任职南书房；不久，又充任三通馆总裁。此时，御史钱沣弹劾山东巡抚国泰结党营私等。刘墉奉旨偕同和珅审理山东巡抚舞弊案。刘墉至山东，假扮成道人，步行私访，查明山东连续三年受灾，而国泰邀功请赏，以荒报丰。征税时，对无力缴纳者，一律拿办；并残杀进省为民请命的进士、举人9人。及至济南，经审问，查清国泰已知贪赃案发，遂凑集银两妄图掩饰罪行。刘墉如实报奏朝廷，奉旨开仓赈济百姓，捉拿国泰回京。此时皇妃已为国泰说情，有的御史也从旁附和，和珅亦有意袒护国泰。刘墉遂以民间查访所获证据，历数国泰罪行，据理力争，终使国泰伏法。在处理国泰一案上，刘墉不畏权要，刚正无私，足智多谋，与钱沣一起挫败了皇妃及和珅等人的阻挠而成功地执行了大清律法，为民除了害。后来，民间曾据此事写成通俗小说《刘公案》，对这位“包公式”的刘大人大加颂扬。
国泰案结，刘墉被命署吏部尚书，兼管国子监事务。不久授工部尚书，仍兼署吏部，并充任上书房总师傅。
乾隆四十七年，刘墉奉调入京出任左都御史，命在南书房行走。当时和珅炙手可热，刘墉遂“委蛇其间，惟以滑稽悦容其间”。这又表现了刘墉为人和为官的另一面。刘墉是有社会责任感的士大夫，同时也是官场中人，他也要按照官场的规则做事，包括应付上级和同僚的圆滑趋避之术。大体说来，他任地方官、能够独当一面的时期，主要表现了清勤刚正的一面，“一时有阎罗包老之称”；入京以后，正好碰上和珅专宠于乾隆，擅弄威权，排斥异己，刘墉只好以静默自守，以滑稽模棱取容。
刘墉刚入京的几年仕途还算顺利，做到协办大学士、吏部尚书、上书房总师傅，其间还处理了一件棘手的案子。这个案子的当事人国泰是山东巡抚，其父四川总督文绶是刘墉的老上级，更关键的是，国泰的后台就是乾隆皇帝的红人和珅。
乾隆四十七年四月，御史钱沣参劾山东巡抚国泰专横，以向皇上纳贡的名义大肆搜刮钱财，下属历城、益都等几十个州县仓库亏空严重。乾隆皇帝对此事十分重视，责成和珅、刘墉等同钱沣一起前往核查。
国泰，满洲镶白旗人，姓富察氏。国泰与和珅过从甚密，因此，和珅得到要查办国泰等的消息后立即派家人通风报信，使得国泰有了挪用其他款项填补亏空的时间。赴山东途中，和珅还以言辞威胁钱沣。据钱泳《履园丛话》记载，刘墉深知和珅与国泰的关系，因此常与钱沣密商对策。到山东历城县后，和珅说不用彻底核对，只要抽查几十个库就可以了，并且先起身回到住所。钱沣要求先封库，第二天彻底拆封。结果发现库里的银两“多系圆丝杂色银”，通过盘诘库吏得知，这些银两是从各商铺借来充数的。于是，出告示叫各商铺前来认领，“大呼曰：迟来即封贮入官矣”，意思就是说赶紧来，晚了就封存入官了，于是商贾纷纷前来认领，库藏为之一空。
在这件事上，刘墉自始至终支持钱沣，他的态度对于案情最终水落石出起着至关重要的作用。很显然，刘墉支持钱沣，同时也就得罪了和珅。从这件事我们看到，刘墉仍不失其“刚正”。
乾隆四十八年（1783年）六月，命署直隶总督。八月，又调吏部尚书，不久，充顺天乡试正考。是年底，充经筵讲官。次年五月，复兼理国子监事务。六月，授协办大学士。乾隆五十一年（1786年），充玉牒馆（修帝王族谱之处）副总裁。
此后的几年里，刘墉似乎总是在犯错误，受指责，乾隆对他显然并不满意。乾隆五十二年初，刘墉因为漏泄他和乾隆帝关于嵇璜、曹文埴（zhí）的谈话内容，不仅受到申饬，而且失去了本应获授的大学士一职。
乾隆五十二年八月，乾隆委托刘墉主持祭拜文庙。因他没有行规定的一揖之礼受到太常寺卿德保的参劾。
乾隆五十三年夏天，刘墉兼理国子监，发生乡试预选考试中诸生馈送堂官的事，被御史祝德麟弹劾，结果刘墉受到处分。乾隆五十四年二月底至三月初，负责皇子教育的上书房诸师傅因为连天阴雨没有入值，乾隆皇帝得知这个情况十分恼怒，时任协办大学士、吏部尚书、上书房总师傅的刘墉被责处得尤其严厉，降为侍郎衔，不再兼职南书房。乾隆皇帝还专门为此下了一道上谕，大意是说因为刘墉是大学士刘统勋之子，念及统勋为朝廷效力多年，才对刘墉加恩擢用。而刘墉在府道任上还算勤勉，及至出任学政就不再认真办事，在湖南巡抚任上官声也平常。入京为尚书，办事情更是一味模棱两可。我曲意优容，未加谴责，原以为他会感激圣恩，勤勉办事，不想竟然发生上书房诸师傅旷工七日之久而刘墉置若罔闻之事。并说刘墉这样事事不能尽职，于国则为不忠，于父则为不孝，其过失甚大，实在不能宽恕。应当说，措辞相当严厉。
乾隆五十四年（1789年）四月，以上书房阿哥师傅们久不到书房，刘墉身为总师傅而不予纠正，被降职为侍郎。不久，授内阁学士，提督顺天学政。乾隆五十六年（1791年）初，迁都察院左御史，旋擢礼部尚书，并再次兼管国子监事务。五月，又署吏部尚书。
乾隆五十八年，刘墉为当年会试主考官。因为安排失当，阅卷草率，违制和不合格的卷子很多。按规定，刘墉等至少要罚俸10余年。乾隆皇帝虽然作了宽大处理，刘墉还是被“严行申饬（chì）”。
嘉庆元年，因为大学士一职空缺多时，破格增补户部尚书董诰为大学士，而资历更深的刘墉被排斥在外。而且在上谕中又一次批评刘墉“向来不肯实心任事”，并举例说，皇帝曾向刘墉询问新选知府戴世仪可否胜任，结果刘墉对以“尚可”。而戴本来十分庸劣，断难胜任。可见刘墉平日里对于铨选用人全未留心，只是以模棱两可之词敷衍塞责。要他“扪心内省，益加愧励”。
嘉庆二年（1797年）四月，授刘墉体仁阁大学士，但仍旧指责他“向来不肯实心任事，行走颇懒”，并说“兹以无人，擢升此任”，可见其评价。当然，以上两条嘉庆初年的上谕，代表的仍然是乾隆帝的意见。
五月，奉旨偕同尚书庆桂到山东办案，并察看黄河决口的情况。察看黄河之后，他上书请求于秋后在决口处“堵筑”，下游“宽浚”。朝廷采纳了他的意见。嘉庆四年（1799年）三月，加太子少保。后奉旨办理文华殿大学士和珅植党营私、擅权纳贿一案。刘墉不畏权势，很快查明和珅及其党羽横征暴敛、搜刮民脂、贪污自肥等罪行20条，奏朝廷。皇上处死了和珅，没收了他的家产。
嘉庆四年底，刘墉上疏陈述漕政，对漕运中的漏洞体察至深，忧国忧民之情溢于言表，嘉庆皇帝看后，深以为然。嘉庆六年（1801年），刘墉充任会典馆正总裁。
刘墉不仅是政治家，更是著名的书法家，是帖学之集大成者，是清代四大书家之一（其余三人为成亲王、翁方纲、铁保）。清徐珂在其《清稗类钞》中称赞刘墉道：“文清书法，论者譬之以黄钟大吕之音，清庙明堂之器，推为一代书家之冠。盖以其融会历代诸大家书法而自成一家。所谓金声玉振，集群圣之大成也。其自入词馆以迄登台阁，体格屡变，神妙莫测。”刘墉是一位善学前贤而又有创造性的书法家，师古而不拘泥。刘墉书法的特点是用墨厚重，体丰骨劲，浑厚敦实，别具面目。刘墉之书，尤善小楷。后人称赞他的小楷，不仅有钟繇、王羲之、颜真卿和苏轼的法度，还深得魏晋小楷的风致。刘墉兼工文翰，博通百家经史，精研古文考辨，工书善文，名盛一时。著有《石庵诗集》刊行于世。
嘉庆七年（1802年），皇上驾幸热河，命刘墉留京主持朝政。此时，他八十有余，却轻健如故，双眸炯然，寒光慑人。
刘墉像是变了一个人，做人的棱角看不到了，做事的勤谨也看不到了，此期间的刘墉更多表现出的是滑稽和圆滑世故。清人笔记记载，一次在军机处吃饭，有同僚提起唐宋时宰相吃堂餐的故事，刘墉马上接口说：“但使下民无殿粪，何妨宰相有堂餐？”一座为之喷饭。
电视剧《宰相刘罗锅》中有一个颇具意味的细节：乾隆问和珅，你是做忠臣呢，还是作奸臣？和珅答，我不做忠臣，也不作奸臣，我要做的是让您高兴、逗您开心的弄臣。结果乾隆对和珅的回答很满意。这个情节很可能只是出于编剧的一种想像，但应当说，剧作家对乾隆心态的把握是比较准确的。
乾隆皇帝有一个“本朝无名臣”的理论，他说，因为朝廷纲纪整肃，本朝没有名臣，也没有奸臣。他这样说的目的是为了把所有荣誉归于圣主，大臣们所做的一切有利于百姓的事情，都是出于圣主的旨意。所以，他下令禁绝为地方官建德政碑、送万民伞之类为官员扬名的活动。老年乾隆更是志得意满，炫耀自己的“十全武功”，权力欲和虚荣心越发膨胀，此时他的身边更不需要名臣，而只需要忠心办事、以皇帝的是非为是非的奴才。
再加上当时朝堂上宵小环绕，和珅弄权，勾结党羽，把持朝政，排斥异己，正直之士很难有所作为。御史曹锡宝曾经想通过参劾和珅家奴刘全以达到惩办和珅的目的，结果反遭陷害，被革职。所以就不难明白，为什么当刘墉为地方官时还做了一些兴利除弊的事情，而到了皇帝的身边却反而无所建树，唯唯诺诺。也许从适应官场规则、保全自己的角度看，刘墉这样小错不断、屡遭申饬、弄得自己名誉扫地，未必不是聪明之举。
在当时以滑稽方式为官的还大有人在。比如嘉庆帝的老师朱珪，也是如此。据说他晚年每逢门生、旧吏来看望，他所言皆不关政治，全为诙谐之语。
这些以清正刚直著称的官员尚且如此，当时官场风气可见一斑。乾隆皇帝聪明太过，使得大臣们只好装糊涂；乾隆皇帝好名太甚，使得大臣们只得“平庸”。这使人不禁联想到汉高祖刘邦与承相萧何之间的关系。萧何作为大汉第一功臣协助刘邦夺取天下后，继续兢兢业业地办事，清正廉洁地为官，因而在百姓中口碑极好。这使得刘邦很不放心，于是找借口将萧何抓了起来，虽然念及旧情最终又释放了萧何，但萧何出狱后汲取了教训，不再顾及名声，圈地、贪渎之事也颇做了几件。老百姓意见很大，也有人向刘邦告状，这下刘邦却一笑了之，不再追究。
嘉庆九年十二月二十五日（嘉庆九年对应公历1804年，但十二月二十五日时公历已经进入1805年。按传统农历纪年为嘉庆九年，但在用公历表示生卒年份时，本着尊重事实的态度，还是应该记成“卒于1805年”），刘墉于北京驴市胡同家中逝世，享年86岁。去世的当天，他还曾到南书房当值，晚上还开宴会招待客人，“至晚端坐而逝”。《啸亭杂录》记载，刘墉死时，说他“鼻注下垂一寸有余”，暗合佛语中的善于解脱之意。不管怎样，刘墉可算得上是无疾而终，寿终正寝，功德圆满。卒后赠太子太保，谥号文清，入祀贤良祠，谕祭葬。
刘墉家族，世人称之为诸城刘氏，诸城刘氏家族从刘必显开始五代为官，有三公二宰相，因此诸城也成为刘氏的望族所在。
诸城自古名人辈出，在西汉初设东武县，隋代方改称诸城，刘墉作为诸城人，以诸城古地名“东武”自号，足见刘墉深以为诸城人为豪。