生平
為人持身寬略，不拘小節，如果志趣不合，就算是大富大貴也不去結交，若是志同道合，就算是貧窮的人也會結為好友。同宗中只有以雅德知名的劉愷非常器重劉陶。
直言進諫
永興元年，冀州刺史朱穆得罪宦官下獄，當時是太學生的劉陶和數千太學生前往宮門上書，為朱穆喊冤，使得朱穆得以被釋放。
永壽元年時，大將軍梁冀專政，漢桓帝膝下無子，又連年飢荒，很多災異發生，劉陶又上書評論世局，希望漢桓帝能親近賢臣，遠離小人。但奏章呈上後，並沒有得到任何回應。
永壽三年，有人上書表示當今天下貧困，是因為錢幣太輕太薄，需要鑄造大錢。奏章交付四府及太學討論，劉陶上奏表示貧困的問題不是由於錢的重量，而是饑饉。於是桓帝據此下令不鑄大錢。
進入仕途
之後劉陶舉孝廉入仕，出任順陽長。當時順陽縣裡有不少惡霸，劉陶到任之後，發布公告以招募勇猛不怕死的人，甚至是亡命之徒或是罪犯都可以來應徵，於是有劍客過晏等十餘人來應徵。劉陶先責備了他們所犯的過失，並要求以今後的表現作為抵過，於是他們皆各自集結他們平素所親善的年輕人，大概有數百人，都全副武裝等候派遣。靠著這些人，劉陶查辦當地惡霸總是非常輕鬆。以至於劉陶因病免官之後，當地百姓思念其統治，為此作歌一曲：「邑然不樂，思我劉君。何時復來，安此下民。」
後來就任侍御史，因為漢靈帝曾經聽過劉陶的大名，因此頗為重視劉陶。剛好此時太平道張角勢力逐漸茁壯，劉陶和奉車都尉樂松、議郎袁貢等聯名上書，表示可以依照之前楊賜所提出的辦法去孤弱他們的徒眾。漢靈帝沒有理會其建議，反而命令劉陶去重新註解《春秋》，直到中平元年黃巾之亂爆發，漢靈帝重新翻閱到劉陶的奏章，才封劉陶為中陵鄉侯，且升任為尚書令。
後來劉陶因為他所舉薦的人將要出任尚書，不好與其同列而求一個編制外的官職，於是被任命為侍中。侍中任上數次直言勸諫，被當時當權者所忌憚，因此被改派為京兆尹。當時買官盛行，被任命官職後需要出一筆「修宮捐」，大約千萬。劉陶既清貧又不恥買官，於是自稱生病而不赴任，漢靈帝一向敬重劉陶，於是原諒他，並徵召他為諫議大夫。
下獄而死
中平二年，當時天下大亂，劉陶十分憂慮，於是上書分析世局，並陳述八樣造成世局如此糜爛的原因，大體上都是因為宦官亂政。宦官們立刻反擊，誣陷劉陶勾結盜匪，於是漢靈帝下令逮捕劉陶，收押黃門北寺，日夜苦刑拷打。劉陶自知必死，對使者嘆息道：「朝廷前封臣云何？今反受邪譖。恨不與伊、呂同疇，而以三仁為輩。」，接著便閉氣自殺。
經學貢獻
劉陶十分了解《尚書》和《春秋》，並且為之訓詁。進一步擴展至三家尚書及古文尚書，修改了七百餘處，重新編訂成《中文尚書》。
評價
《後漢書》贊曰：「黃寇方熾，子奇有識。」
