祖籍河間景城（今河北交河東北），遷居馬邑（今山西朔州）。驍勇善騎射，喜結交豪俠，後前往洛陽，投奔太仆楊義臣。大業八年至十年（612年—614年）間，應募三度北伐高麗，以軍功任建節校尉，還馬邑，為鷹揚府校尉（隋朝府兵系统的基层军官）。

大業十三年（617年），與太守王仁恭的侍女私通，恐事發，集乡闾豪杰，殺王仁恭，據郡起兵，自稱太守。及後依附突厥。隋雁門郡丞陳孝意與虎賁將王智辯合兵征討劉武周，困之於桑乾鎮（今山西山陰南）。劉武周援引突厥騎兵還擊，王智辯兵敗被殺，陳孝意奔還雁門。劉武周趁勢破樓煩郡，進取隋帝行宮汾陽宮，將俘獲的宮女獻給突厥，突厥方面則以戰馬回報。武周氣勢更熾，發軍陷定襄，又回軍馬邑。突厥冊封劉武周為“定楊可汗”。劉武周遂自稱皇帝，改元天興。

祖籍河間景城（今河北交河東北），遷居馬邑（今山西朔州）。驍勇善騎射，喜結交豪俠，後前往洛陽，投奔太仆楊義臣。大業八年至十年（612年—614年）間，應募三度北伐高麗，以軍功任建節校尉，還馬邑，為鷹揚府校尉（隋朝府兵系统的基层军官）。

大業十三年（617年），與太守王仁恭的侍女私通，恐事發，集乡闾豪杰，殺王仁恭，據郡起兵，自稱太守。及後依附突厥。隋雁門郡丞陳孝意與虎賁將王智辯合兵征討劉武周，困之於桑乾鎮（今山西山陰南）。劉武周援引突厥騎兵還擊，王智辯兵敗被殺，陳孝意奔還雁門。劉武周趁勢破樓煩郡，進取隋帝行宮汾陽宮，將俘獲的宮女獻給突厥，突厥方面則以戰馬回報。武周氣勢更熾，發軍陷定襄，又回軍馬邑。突厥冊封劉武周為“定楊可汗”。劉武周遂自稱皇帝，改元天興。