早年经历
刘球生于明太祖洪武二十五年（1392年），为明成祖永乐十九年（1421年）进士，随后在家读书十年，听他讲学的人很多。后被授予礼部主事。胡濙推荐他侍讲经筵，因参与编修《宣宗实录》，改任翰林侍讲。他的堂弟刘玭任莆田县知县，送给他一匹夏布。刘球封还给他，并写了一封信告诫他。
谏征麓川
正统六年（1441年），明英宗因权宦王振的建议，大举征讨麓川（即第二次麓川之役）。刘球上疏谏止，认为开战劳民伤财，建议英宗注意西北防御，“浚筑沟垣，增缮城堡，勤训练，严守望，以防不虞，有备无患之道也”。奏章下到兵部。他们说南征已有成命，所以未采纳刘球的建议。
疏言十事
正统八年（1443年）五月，雷击奉天殿。刘球应诏上书提出应当首先实行的十项建议。大略是说：
古代圣王不做无益之举，所以心正而上天不反对他。臣愿陛下勤于御临讲经筵，引进一些儒臣，来讲解追求至上之道，务必使学问功夫到家，理性和欲望判然可分，这样则圣心正而天心自顺。政令出自陛下自己，则权力就不会下移。太祖、太宗每天临朝三次，经常把大臣召到便殿处理百政，权力归总于上。陛下已登基九年，对于事体已经逐渐熟悉，愿陛下遵守二圣的成规，恢复他们亲自裁决政事的做法，使权力归一。
古代选择大臣，必定先询问身边的人，以及大夫、国人。大臣犯有过失，虽犯到大辟之罪也不用刑具处决，只将他赐死。现在选用大臣不曾都出于公论，到他们有了小的过失，便加以桎梏，拷打他们。但过了不久，又给他们复职，这很不是待大臣之礼。从今以后选择任用大臣，应使公论感到满意。大臣有小过，则放过不问。果真是不可原谅，也要交给法律部门定罪，让他们自作打算。不要动辄就抓起来，以便不违背他们供奉天职之意。
如今的太常，也就是古代的秩宗，一定要选得清明谨慎、熟习礼法的大臣，然后才可与神明沟通。如今太常寺正卿佐官都出缺，应选择儒臣，使他们掌管这一职务。
古代出巡考察行狩，目的是为了考察官吏得失，询问民间疾苦。两汉、唐、宋鼎盛时期，都多次派遣使者巡行郡县，洪武、永乐年间，也曾实行过。现在已久不这么做了，所以官吏多贪污残暴，民不聊生，而军卫之中尤甚。应选择公正廉明能干之臣，派他们分别巡行天下。
古代君主不亲自审理刑狱，一定要交付理刑官，是因为担心会凭自己的喜怒而在定刑时有所轻重。近来法律部门所呈上的案件，多是奉了敕令增减轻重。法律部门不能坚持原则上奏，到审讯别的囚犯时，又观望圣旨以为轻重，因此百姓多受冤枉，应该让他们各司其职。至于运转输米等作法，都不是古法，尤其应该废除。
《春秋》对于营造建筑工程，都加以记载，是告诫后人不要烦劳百姓。京师修建已五六年了，说是不烦劳百姓，但却役使士兵，难道军人不是国家赤子吗？况且工程多已完工，应该停工以解除人民的压力。
各地水旱灾害发生，有关官员既不赈济救灾，又不请减免租税，有的还是徒事虚文而已。应令户部定期赈济，量加减免租税，使百姓不至于失业。
麓川连年用兵，死亡十分之七八，军费开支和封赏的爵位不可胜计。现在又派蒋贵远征缅甸，责成他们献出思任发。即使真的擒拿回来，不过是悬首于通衢示众而已。而缅甸将因此要挟功劳，一定请求与木邦共同瓜分其地。如果不给则会惹他们动怒，给他们则两蛮坐大，这是减一麓川而生出两个麓川。假如一有失误，则兵事不已。臣见陛下每次审理重犯，多宽宥他们，令他们从军，仁心如此！现在却因为想生擒一个失地的逃窜之寇，而驱使数万无罪之众奔赴死地，这岂不是有悖陛下好生之仁！况且思机发已曾派人来朝贡，并非没有悔过乞免之意。如果敕令缅甸斩思任发的头来献，仍敕令思机发全部割出四境之地，分给各寨新归附的蛮人，则一方可得安宁。
迤北朝贡使者越来越多，包藏祸心，诚然难以估测。应分派给事中、御史巡视京师边防各军，及时训练，不要让他们向各厂借用工役之人，服役于私家。公开实行武选以求良将，制定招募之法以招来武勇之人；广办屯田，公行盐法，以充实储蓄，使武备不缺，而对于外患也有防范。”
奏疏呈入后，英宗交廷臣讨论。廷臣只认为选择太常官这一条应该听从。英宗令吏部推举人选，修撰董璘于是请改任太常官，奉行祭祀事务。
惨遭杀害
当初，刘球议论麓川之役时，王振已经忌恨他。钦天监正彭德清与刘球是同乡，一向做王振的心腹。凡天文有变，他都隐匿不报，倚仗王振的权势为奸。公卿多去拜谒他，刘球却绝不与他往来。彭德清恨他，便摘引奏疏中揽权的那段话，对王振说：“这是指您。”王振更加愤怒。正好董瞒的奏疏呈上了，王振便说刘球与他同谋，将他们都逮入诏狱，吩咐锦衣卫指挥使马顺杀刘球。马顺深夜带着一名小校持刀到关押刘球的地方。刘球正睡着，马上起身站起，大喊太祖、太宗。他头被砍断了，身体还站着。马顺遂将他肢解，埋在监狱门口之下。董璘从旁边偷出血裙送给刘球家人。后来他的儿子刘钺找到一条手臂，用血裙裹起来装殓了。
冤屈昭雪
刘球死后几年，瓦剌果然入侵。英宗被俘，王振被杀。朝臣在朝堂上将马顺打死。而彭德清从土木堡逃回来后，被投进监狱，判斩刑，不久后死于狱中，景帝下诏将他戮尸。景帝怜惜刘球的忠诚，追赠其为翰林学士，谥号忠愍，在他的家乡立祠祭祀他。
