《三国志》记载：刘巴，字子初，零陵烝阳（今湖南衡阳县）人也 。刘巴自幼聪颖，异于常儿，少年时即以才学闻名郡中，荆州牧刘表屡次征召他，举荐他为茂才（秀才），刘巴皆坚辞不就。
曹操统一北方大部后，率大军南伐荆州时，荆州官民、士人皆随刘备南逃，刘巴却反其道而行，北上投奔了曹操。曹操任他为掾吏，遣他到荆州南三郡即零陵郡、桂阳郡、长沙郡去劝降。
当刘巴取路南下，风尘仆仆抵达荆南三郡时，赤壁之战已经结束，孙刘联军大破曹操，曹操留曹仁镇守襄阳、樊城，自率残部仓惶北逃，零陵、桂阳、长沙三郡被刘备夺占，由诸葛亮督理。这样一来，刘巴身陷“敌占区”进退失据。
刘巴无法从荆州北返许都向曹操复命，又瞧不上刘备，不愿为其效力，便打算南下交趾郡（今越南北部），再绕道益州（今四川）而北上，刘巴动身往交趾前，致信给极力招纳他的诸葛亮说：
刘巴写这封信，是向诸葛亮表示，自己既然无法完成曹公交给的招降任务，也不想留在荆州。这一来，等于婉拒刘备、诸葛亮抛来的橄榄枝。
诸葛亮深感刘巴是个难得的人才，眼下治理荆州，亟需这样的人才辅佐。怎能让他远去！于是连夜离开临烝，匆匆往南追上刘巴，苦口婆心劝他加入刘备集团。
刘巴打心眼里瞧不上刘备，但见诸葛亮不辞劳苦远道追来，一片诚心，仍婉言推辞道：“我受曹公之命招降四郡（包括武陵），既然无法完成使命，就应当回去（销差）。先生何出劝降之言”？刘巴一心向曹，没有接受诸葛亮的招揽，离开荆州辗转南下。
诸葛亮劝刘巴归顺虽没成功，但他也未强行挽留他，体现出他对刘巴抉择的理解与尊重。但刘备却对刘巴的不屑深以为恨 。
《三国志》援引《零陵先贤传》说，刘巴到交趾后，改姓为张。后与交趾太守士燮不和，乃北上经牂牁道（今贵州境内）至益州（四川）投奔州牧刘焉，刘焉留他为幕客（参谋），每有大事均向他咨询问策。刘焉死后，其子刘璋为益州牧，仍任 刘巴为幕僚 。
后来刘璋迎刘备入川，欲用他帮助抵御汉中张鲁，刘巴极力反对他这样做。《三国志》注引《零陵先贤传》记载说：
刘巴反对迎刘备入川，劝刘璋说：“刘备是乃一世枭雄，迎他入蜀犹如引狼入室，来后必为祸害，万不可让他进来啊 ”。刘璋不听，执意引刘备入川。刘备来后，刘巴又劝谏刘璋道：
刘璋拒听，刘巴于是称病闭门不出。不久刘备果然反攻刘璋，袭取益州。刘备率军围攻成都时，因诸葛亮屡屡举荐刘巴，说刘巴比自己更厉害、更有才，气度大、善于招贤纳士的刘备下令诸军 说：
刘备下令入成都后诸将士不得侵害刘巴，敢违令者诛灭三族。刘璋献城投降后，刘备率军入成都，刘巴前来请罪，刘备大喜，既往不咎，欲加以重用。
刘巴在蜀汉政权中算是很有才干和智谋。就连诸葛亮都说：
诸葛亮认为，刘巴的长处是出谋划策或治理朝政，如果让他亲自擂鼓作战，临阵杀敌，或者去鼓舞百姓的勇猛精神，就要另当别论了，毕竟那不是他所擅长的。
刘备入成都时，为奖励麾下有功将士们，就把刘璋库藏的财物分给了大家，致使军用不足，捉襟见肘，刘备很是忧虑，却束手无策。刘巴献策道：
解决这个问题并不难，只要铸造些直百（面值百文？铜）钱，平抑（诸）物价，让官吏把官市管理好就行了。刘备按他的方法去做，没多久就府库充盈，财政状况快速好转。由此可见，刘巴具有非凡的经济头脑。
刘巴虽然才干出众，但一向自命不凡，特别高傲，几乎无人入他法眼，能让他折节相待。张飞是蜀汉政权三号人物，他特别喜欢结交士人（敬君子），为表示尊重，他特意到刘巴府上去拜访，刘巴依然牛气冲天，不理睬张大将军，连话都懒得和他说一句，张飞很憋气，怏怏告退。诸葛亮得知后，主动去劝刘巴说：
张飞诚然是一介武夫，但他尊敬仰慕您。主公（刘备）当前正在广招文武英才，以便完成复汉大业。足下您虽然秉性高雅，但也应该随和些，和张飞搞好关系。刘巴没听进去，说：
大丈夫处世，当广交天下英雄，和一个纠纠武夫有什么好说的？刘备听说后，非常生气，说：“我想平定天下，刘子初那厮专门和我作对。他是想回曹操那里去，借道于此，哪有真心帮助我成就大业呢 ”？
反倒是张飞有度量，他当时虽然很气刘巴慢待自己，事后待刘巴仍然和当初那样敬重，并没有到大哥刘备那里去告状，也没说刘巴一句不是，仍和刘巴正常共事。 刘备目睹这一情况，只好自找台阶下，说：
刘巴才智过人，看来只有我能任用他，别人哪能（很难）驾驭得住他啊。
诸葛亮尽力规劝刘巴，使刘巴的态度有所转变，待人接物不像之前那样高傲了。后来法正病死，刘备让刘巴接替他为尚书令。
