劉復基生於農民家庭，少時受顧炎武、王夫之書籍影響，富種族思想。^[1]1904年肄業於武陵縣高等小學堂，在湖南哥老會活動。同年黃興、宋教仁與哥老會湖南首領馬福益商議舉事反清，劉復基與其結交，受委在湘西、常德經營。起義事泄後藏匿在常德柳葉湖。次年4月劉馬謀在洪江舉事再次失敗，馬福益被捕殺。劉復基避難日本，8月在東京加入同盟會。1906年回國經武漢，加入劉靜庵等組織的日知會。回長沙後負責當地的《民報》和《中西報》發行。同年夏與禹之謨等組織公葬陳天華和姚宏業，一時湖南革命情緒高漲。^[2] 旋禹之謨被捕，劉復基走避常德，聯絡蔣翊武招納有志者，表現出領導才幹。一度在常德祗園寺設立了湘西革命機關，不久被清吏廖世英偵破，劉復基偕蔣翊武走避上海，協助同盟會員楊卓霖辦《競業旬報》，並介紹蔣翊武入同盟會。^[3]1907年楊卓霖因謀刺兩江總督端方而被捕，《競業旬報》停刊。劉復基和蔣翊武各自潛回故里。

1909年秋，劉兄劉星澂召劉、蔣到漢口辦《商務報》，劉復基任會計兼發行人。他和蔣翊武、詹大悲利用報刊為基地結納有志，^[4] 與當地革命團體群志學社建立了關係。1910年因試圖懲治立憲派楊度未成，劉本人被英國巡捕房羈押了八個小時，《商務報》也因宣傳被迫停刊。^[5] 後劉復基鑒於群志學社多為新軍將士，於1910年（宣統二年）自己投軍在第二十一混成協四十一標當兵，以開展革命工作。不久因誤判形勢，群志學社受到官府注意，9月18日劉復基等將其改名為「振武學社」，以楊王鵬為社長。實際上社務活動由劉復基主持，大小事都要先過問他。^[4]瑞澂任湖廣總督後嚴加防範革命黨人，楊王鵬、李六如等被檢舉離職離鄂，劉復基和蔣翊武繼續領導社務。^[6] 次年1月又改組為文學社，劉復基任評議部長。

劉復基在文學社中招攬有志，經營宣傳。同時推進和共進會的聯合，積累了個人威望。9月，文學社和共進會同組湖北革命軍總指揮部，劉復基斡旋最力。^[7] 他被舉為參議和常駐總指揮部的三名軍事籌備員之首，擬定了起義總行動計劃，而武昌起義基本按其實行。^[8] 起義原定10月6日，後因湖南等地籌措不及而延遲。10月9日，孫武炸彈事故後，劉復基晚與蔣翊武等在小朝街總指揮部開會主張當晚舉事，被聞訊趕來的清軍抓捕。蔣翊武逃脫。劉復基、彭楚藩、楊宏勝次日晨被斬首，臨刑時高呼口號。^[9] 當晚武昌起義發動。