他也是依靠研究經學而發家的，是當今研究三國的大師易中天教授，研究《論語》的于丹教授的老前輩。他的經學，其實也是為了迎合王莽的統治，為王莽的登基而奠定輿論的基礎的。
劉歆的六世祖名劉交，字遊，是漢高祖劉邦的同父異母弟。在劉邦撫定三秦，與項羽爭奪天下時，劉交就一直隨侍在哥哥的左右，很受哥哥劉邦的親信。所以，在高祖六年，劉交就被自己的哥哥高祖封為了楚王。
劉歆的四世祖劉戊有兒子五人。長子劉禮繼承父親的爵位，其餘諸子皆封列侯。吳楚七國之亂，劉戊因參加叛亂而兵敗自殺。其子劉富，因反對父親的叛亂，況且事前已奔逃至京師，所以，得以免禍，被更封為紅侯。
劉富的兒子劉闢強，學問出眾，但不肯出仕。劉闢強的兒子劉德，就是劉歆的祖父，在昭帝，宣帝之世任宗正，賜爵關內侯，又封為陽城侯。
劉向是劉德的次子，十二歲時就以父蔭任為輦郎，二十歲時為諫大夫。其後曾任散騎宗正給事中、光祿大夫，領校中五經秘書。
劉歆的祖輩多數都有做學問的傳統。到劉歆成人之時，雖家世不如當初顯赫，卻仍憑著一個宗室的牌子，在朝中佔據一重要職位，“家產過百萬”。
出於嚴格的家學淵源和個人的天賦，劉歆很早就以才學而聞名。
成帝之初，親信大臣就推薦說，劉歆“欲通達有異材”。
由此，劉歆就受到成帝的召見，劉歆“誦讀詩賦，（帝）甚悅之”，以至成帝想當場任命其為“得入禁中”的中常侍。只是由於掌權大將軍王鳳的反對，而最終未能如願。
史書上記載這一事件時說：
“（帝）欲以（歆）為中常侍，召取衣冠。臨當拜，左右皆曰：‘未曉大將軍。’上曰：‘此小事，何須關大將軍？’左右叩頭爭之。上於是語鳳。鳳以為不可，乃止。”
結果，劉歆只得到了一個待詔宦者署的黃門郎職位。
這次經歷，令劉歆如夢初醒，知道自己要想出人頭地，必須投靠有實權的重量級人物。哪怕是皇帝，如果沒有實權，也如同一個傀儡一般，千萬不能夠再次把位置站錯。可這話說起容易，做起來卻很困難。所以，後來，他又再次把位置站錯。
河平三年（西元前年）成帝下令謁者陳農，到各地搜求遺書，同時，將太常、太史博士、延閣、廣內、秘室藏書集中到一起，由光祿大夫劉向負責，步兵校尉任宏、太史令尹鹹、侍醫李柱國、黃門郎劉歆等參加，對中秘之書，進行系統的整理編目工作。
劉向逝世不久，哀帝下令兒子劉歆繼承父職，領校五經，以完成其父未竟之業。
兩年以後，經過劉向、劉歆父子二十多年的努力，終於圓滿地完成了中國歷史上第一次由朝舟組織的大規模圖書整理編目工作。
劉歆對“五經”古文經典的整理作出了很大的貢獻。他所特別愛好，且最有研究的是《左傳》。
哀帝劉欣即位時，劉歆建議將《左氏春秋》及《毛詩》、《逸禮》、《古文尚書》皆列於學官。
哀帝下詔徵詢臣下對立《左傳》博士的意見，同時讓劉歆去跟今文經博士們討論經義。今文博士“不肯置對”，拒絕設立古文經博士的建議。
這使劉歆十分惱火，他立即寫了一篇駁斥太常博士的書文。
劉歆的《移讓太常博士書》，是漢代經學史上一篇重要文獻。
它首先肯定了孔子與六藝的關係，認為孔子正樂、《雅》、《頌》，修《易》，序《書》，制《春秋》，“以紀帝王之道”，“夫子薨而微言絕，經歷戰國和暴秦”，“道術由是遂滅”。
漢興七八十年間，雖然經書頗出，廣立學官，建置博士，但是，“離於全經，固已遠矣”。接著，書中披露了孔壁古文《尚書》與《逸禮》發現的事實，
劉歆介紹了秘府所藏左丘明撰的《春秋》古文字，指責太常博士們“保殘守缺，挾恐見破之私意，而無從善服義之公心。”
最後，劉歆強調指出，根據宣帝廣立《毅梁春秋》、梁丘《易》、大小夏侯《尚書》的成例，“義雖相反，尤並置之”，應當將古文經列為學官。
“若必專己守殘，黨同門，嫉道真，違明詔，失聖意，以陷於文吏之議，甚為二三君子不取也”。
劉歆的言辭甚切，引起太常博士們的怨恨。
大司空師丹大怒，“奏歌改亂舊章，非毀先帝所立。”
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