刘光世因功升任耀州观察使、鄜[fū]延路兵马钤辖。
宣和四年(1122年),刘光世再次奉命跟随父亲攻打辽国,夺取易州,因功升任奉国军承宣使。
金人大举南侵的时候,刘光世与韩世忠一起镇守江南一带,多次击退敌军,立下战功,后升任司检校太保、殿前都指挥使,受封荣国公。
绍兴七年(1137年),刘光世因病被罢免兵权,绍兴十年(1140年)出任三京招抚处置使,绍兴十一年被降为太保、万寿观使。
绍兴十二年(1142年),刘光世病逝,时年五十四岁,朝廷追赠太师,谥号武僖,后被追封为安城郡王、鄜[fū]王,为异姓七王之首。