劉元海，新興匈奴人，冒頓之後也。名犯高祖廟諱，故稱其字焉。初，漢高祖以宗女爲公主，以妻冒頓，約爲兄弟，故其子孫遂冒姓劉氏。建武初，烏珠留若鞮單于子右奧鞬日逐王比自立爲南單于，入居西河美稷，今離石左國城即單于所徙庭也。中平中，單于羌渠使子於扶羅將兵助漢，討平黃巾。會羌渠爲國人所殺，於扶羅以其衆留漢，自立爲單于。屬董卓之亂，寇掠太原、河東，屯於河內。於扶羅死，弟呼廚泉立，以於扶羅子豹爲左賢王，即元海之父也。魏武分其衆爲五部，以豹爲左部帥，其餘部帥皆以劉氏爲之。太康中，改置都尉，左部居太原茲氏，右部居祁，南部居蒲子，北部居新興，中部居大陵。劉氏雖分居五部，然皆居於晉陽汾澗之濱。
豹妻呼延氏，魏嘉平中祈子於龍門，俄而有一大魚，頂有二角，軒鬐躍鱗而至祭所，久之乃去。巫覡皆異之，曰：“此嘉祥也。”其夜夢旦所見魚變爲人，左手把一物，大如半雞子，光景非常，授呼延氏，曰：“此是日精，服之生貴子。”寤而告豹，豹曰：“吉徵也。吾昔從邯鄲張冏母司徒氏相，雲吾當有貴子孫，三世必大昌，仿像相符矣。”自是十三月而生元海，左手文有其名，遂以名焉。齠齔英慧，七歲遭母憂，擗踊號叫，哀感旁鄰，宗族部落鹹共歎賞。時司空太原王昶聞而嘉之，並遣吊賻。幼好學，師事上黨崔遊，習《毛詩》、《京氏易》、《馬氏尚書》，尤好《春秋左氏傳》、《孫吳兵法》，略皆誦之，《史》、《漢》、諸子，無不綜覽。嘗謂同門生硃紀、範隆曰：“吾每觀書傳，常鄙隨陸無武，降灌無文。道由人弘，一物之不知者，固君子之所恥也。二生遇高皇而不能建封侯之業，兩公屬太宗而不能開庠序之美，惜哉！”於是遂學武事，妙絕於衆，猿臂善射，膂力過人。姿儀魁偉，身長八尺四寸，須長三尺餘，當心有赤毫毛三根，長三尺六寸。有屯留崔懿之、襄陵公師彧等，皆善相人，及見元海，驚而相謂曰：“此人形貌非常，吾所未見也。”於是深相崇敬，推分結恩。太原王渾虛襟友之，命子濟拜焉。
鹹熙中，爲任子在洛陽，文帝深待之。泰始之後，渾又屢言之於武帝。帝召與語，大悅之，謂王濟曰：“劉元海容儀機鑑，雖由余、日磾無以加也。”濟對曰：“元海儀容機鑑，實如聖旨，然其文武才幹賢於二子遠矣。陛下若任之以東南之事，吳會不足平也。”帝稱善。孔恂、楊珧進曰：“臣觀元海之才，當今懼無其比，陛下若輕其衆，不足以成事；若假之威權，平吳之後，恐其不復北渡也。非我族類，其心必異。任之以本部，臣竊爲陛下寒心。若舉天阻之固以資之，無乃不可乎！”帝默然。
後秦涼覆沒，帝疇諮將帥，上黨李憙曰：“陛下誠能發匈奴五部之衆，假元海一將軍之號，鼓行而西，可指期而定。”孔恂曰：“李公之言，未盡殄患之理也。”憙勃然曰：“以匈奴之勁悍，元海之曉兵，奉宣聖威，何不盡之有！”恂曰：“元海若能平涼州，斬樹機能，恐涼州方有難耳。蛟龍得雲雨，非復池中物也。”帝乃止。后王彌從洛陽東歸，元海餞彌於九曲之濱。泣謂彌曰：“王渾、李憙以鄉曲見知，每相稱達，讒間因之而進，深非吾願，適足爲害。吾本無宦情，惟足下明之。恐死洛陽，永與子別。”因慷慨歔欷，縱酒長嘯，聲調亮然，坐者爲之流涕。齊王攸時在九曲，比聞而馳遣視之，見元海在焉，言於帝曰：“陛下不除劉元海，臣恐幷州不得久寧。”王渾進曰：“元海長者，渾爲君王保明之。且大晉方表信殊俗，懷遠以德，如之何以無萌之疑殺人侍子，以示晉德不弘。”帝曰：“渾言是也。”
會豹卒，以元海代爲左部帥。太康末，拜北部都尉。明刑法，禁奸邪，輕財好施，推誠接物，五部俊傑無不至者。幽冀名儒，後門秀士，不遠千里，亦皆遊焉。楊駿輔政，以元海爲建威將軍、五部大都督，封漢光鄉侯。元康末，坐部人叛出塞免官。成都王穎鎮鄴，表元海行寧朔將軍、監五部軍事。
惠帝失馭，寇盜蜂起，元海從祖故北部都尉、左賢王劉宣等竊議曰：“昔我先人與漢約爲兄弟，憂泰同之。自漢亡以來，魏晉代興，我單于雖有虛號，無復尺土之業，自諸王侯，降同編戶。今司馬氏骨肉相殘，四海鼎沸，興邦復業，此其時矣。左賢王元海姿器絕人，幹宇超世。天若不恢崇單于，終不虛生此人也。”於是密共推元海爲大單于。乃使其黨呼延攸詣鄴，以謀告之。元海請歸會葬，穎弗許。乃令攸先歸，告宣等招集五部，引會宜陽諸胡，聲言應穎，實背之也。
穎爲皇太弟，以元海爲太弟屯騎校尉。惠帝伐穎，次於蕩陰，穎假元海輔國將軍、督北城守事。及六軍敗績，穎以元海爲冠軍將軍，封盧奴伯。幷州刺史東嬴公騰、安北將軍王浚，起兵伐穎，元海說穎曰：“今二鎮跋扈，衆餘十萬，恐非宿衛及近都士庶所能御之，請爲殿下還說五部，以赴國難。”穎曰：“五部之衆可保發已不？縱能發之，鮮卑、烏丸勁速如風雲，何易可當邪？吾欲奉乘輿還洛陽，避其鋒銳，徐傳檄天下，以逆順制之。君意何如？”元海曰：“殿下武皇帝之子，有殊勳於王室，威恩光洽，四海欽風，孰不思爲殿下沒命投軀者哉，何難發之有乎！王浚豎子，東嬴疏屬，豈能與殿下爭衡邪！殿下一發鄴宮，示弱於人，洛陽可復至乎？縱達洛陽，威權不復在殿下也。紙檄尺書，誰爲人奉之！且東胡之悍不逾五部，願殿下勉撫士衆，靖以鎮之，當爲殿下以二部摧東嬴，三部梟王浚，二豎之首可指日而懸矣。”穎悅，拜元海爲北單于、參丞相軍事。元海至左國城，劉宣等上大單于之號，二旬之間，衆已五萬，都於離石。
王浚使將軍祁弘率鮮卑攻鄴，穎敗，挾天子南奔洛陽。元海曰：“穎不用吾言，逆自奔潰，真奴才也。然吾與其有言矣，不可不救。”於是命右於陸王劉景、左獨鹿王劉延年等率步騎二萬，將討鮮卑。劉宣等固諫曰：“晉爲無道，奴隸御我，是以右賢王猛不勝其忿。屬晉綱未馳，大事不遂，右賢塗地，單于之恥也。今司馬氏父子兄弟自相魚肉，此天厭晉德，授之於我。單于積德在躬，爲晉人所服，方當興我邦族，復呼韓邪之業，鮮卑、烏丸可以爲援，奈何距之而拯仇敵！今天假手於我，不可違也。違天不祥，逆衆不濟；天與不取，反受其咎。願單于勿疑。”元海曰：“善。當爲崇岡峻阜，何能爲培塿乎！夫帝王豈有常哉，大禹出於西戎，文王生於東夷，顧惟德所授耳。今見衆十餘萬，皆一當晉十，鼓行而摧亂晉，猶拉枯耳。上可成漢高之業，下不失爲魏氏。雖然，晉人未必同我。漢有天下世長，恩德結於人心，是以昭烈崎嶇於一州之地，而能抗衡於天下。吾又漢氏之甥，約爲兄弟，兄亡弟紹，不亦可乎？且可稱漢，追尊後主，以懷人望。”乃遷於左國城，遠人歸附者數萬。
永興元年，元海乃爲壇於南郊，僭即漢王位，下令曰：“昔我太祖高皇帝以神武應期，廓開大業。太宗孝文皇帝重以明德，昇平漢道。世宗孝武皇帝拓土攘夷，地過唐日。中宗孝宣皇帝搜揚俊乂，多士盈朝。是我祖宗道邁三王，功高五帝，故卜年倍於夏商，卜世過於姬氏。而元成多僻，哀平短祚，賊臣王莽，滔天篡逆。我世祖光武皇帝誕資聖武，恢復鴻基，祀漢配天，不失舊物，俾三光晦而復明，神器幽而復顯。顯宗孝明皇帝、肅宗孝章皇帝累葉重暉，炎光再闡。自和安已後，皇綱漸頹，天步艱難，國統頻絕。黃巾海沸於九州，羣閹毒流於四海，董卓因之肆其猖勃，曹操父子凶逆相尋。故孝愍委棄萬國，昭烈播越岷蜀，冀否終有泰，旋軫舊京。何圖天未悔禍，后帝窘辱。自社稷淪喪，宗廟之不血食四十年於茲矣。今天誘其衷，悔禍皇漢，使司馬氏父子兄弟迭相殘滅。黎庶塗炭，靡所控告。孤今猥爲羣公所推，紹修三祖之業。顧茲尪暗，戰惶靡厝。但以大恥未雪，社稷無主，銜膽棲冰，勉從羣議。”乃赦其境內，年號元熙，追尊劉禪爲孝懷皇帝，立漢高祖以下三祖五宗神主而祭之。立其妻呼延氏爲王后。置百官，以劉宣爲丞相，崔遊爲御史大夫，劉宏爲太尉，其餘拜授各有差。
東嬴公騰使將軍聶玄討之，戰於大陵，玄師敗績，騰懼，率幷州二萬餘戶下山東，遂所在爲寇。元海遣其建武將軍劉曜寇太原、泫氏、屯留、長子、中都，皆陷之。二年，騰又遣司馬瑜、周良、石鮮等討之，次於離石汾城。元海遣其武牙將軍劉欽等六軍距瑜等，四戰，瑜皆敗，欽振旅而歸。是歲，離石大飢，遷於黎亭，以就邸閣谷，留其太尉劉宏、護軍馬景守離石，使大司農卜豫運糧以給之。以其前將軍劉景爲使持節、征討大都督、大將軍，要擊幷州刺史劉琨於版橋，爲琨所敗，琨遂據晉陽。其侍中劉殷、王育進諫元海曰：“殿下自起兵以來，漸已一週，而顓守偏方，王威未震。誠能命將四出，決機一擲，梟劉琨，定河東，建帝號，鼓行而南，克長安而都之，以關中之衆席捲洛陽，如指掌耳。此高皇帝之所以創啓鴻基，克殄強楚者也。”元海悅曰：“此孤心也。”遂進據河東，攻寇蒲阪、平陽，皆陷之。元海遂入都蒲子，河東、平陽屬縣壘壁盡降。時汲桑起兵趙魏，上郡四部鮮卑陸逐延、氏酋大單于徵、東萊王彌及石勒等並相次降之，元海悉署其官爵。
永嘉二年，元海僭即皇帝位，大赦境內，改元永鳳。以其大將軍劉和爲大司馬，封樑王，尚書令劉歡樂爲大司徒，封陳留王，御史大夫呼延翼爲大司空，封雁州郡公，宗室以親疏爲等，悉封郡縣王，異姓以勳謀爲差，皆封郡縣公侯。太史令宣於修之言於元海曰：“陛下雖龍興鳳翔。奄受大命，然遺晉未殄，皇居仄陋，紫宮之變，猶鍾晉氏，不出三年，必克洛陽。薄子崎嶇，非可久安。平陽勢有紫氣，兼陶唐舊都，願陛下上迎乾象，下協坤祥。”於是遷都平陽。汾水中得玉璽，文曰“有新保之”，蓋王莽時璽也。得者因增“泉海光”三字，元海以爲己瑞，大赦境內，改年河瑞。封子裕爲齊王，隆爲魯王。
於是命其子聰與王彌進寇洛陽，劉曜與趙固等爲之後繼。東海王越遣平北將軍曹武、將軍宋抽、彭默等距之，王師敗績。聰等長驅至宜陽，平昌公模遣將軍淳于定、呂毅等自長安討之，戰於宜陽，定等敗績。聰恃連勝，不設備，弘農太守垣延詐降。夜襲，聰軍大敗而還，元海素服迎師。
是冬，復大發卒，遣聰、彌與劉曜、劉景等率精騎五萬寇洛陽，使呼延翼率步卒繼之，敗王師於河南。聰進屯於西明門，護軍賈胤夜薄之，戰於大夏門，斬聰將呼延顥，其衆遂潰。聰回軍而南。壁於洛水，尋進屯宣陽門，曜屯上東門，彌屯廣陽門，景攻大夏門，聰親祈嵩嶽，令其將劉厲、呼延朗等督留軍。東海王越命參軍孫詢、將軍丘光、樓裒等率帳下勁卒三千，自宣陽門擊朗，斬之。聰聞而馳還。厲懼聰之罪己也，赴水而死。王彌謂聰曰：“今既失利，洛陽猶固，殿下不如還師，徐爲後舉。下官當於袞豫之間收兵積穀，伏聽嚴期。”宣於修之又言於元海曰：“歲在辛未，當得洛陽。今晉氣猶盛，大軍不歸，必敗。”元海馳遣黃門郎傅詢召聰等還師。王彌出自轘轅，越遣薄盛等追擊彌，戰於新汲，彌師敗績。於是攝薄阪之戍，還於平陽。
以劉歡樂爲太傅，劉聰爲大司徒，劉延年爲大司空，劉洋爲大司馬，赦其境內。立其妻單氏爲皇后，子和爲皇太子，封子乂爲北海王。
元海寢疾，將爲顧託之計，以歡樂爲太宰，洋爲太傅，延年爲太保，聰爲大司馬、大單于，並錄尚書事，置單于臺於平陽西，以其子裕爲大司徒。元海疾篤，召歡樂及洋等人禁中受遺詔輔政。以永嘉四年死，在位六年，僞諡光文皇帝，廟號高祖，墓號永光陵。子和立。
和字玄泰。身長八尺，雄毅美姿儀，好學夙成，習《毛詩》、《左氏春秋》、《鄭氏易》。及爲儲貳，內多猜忌，馭下無恩。元海死，和嗣僞位。其衛尉西昌王劉銳、宗正呼延攸恨不參顧命也，說和曰：“先帝不惟輕重之計，而使三王總強兵於內，大司馬握十萬勁卒居於近郊，陛下今便爲寄坐耳。此之禍難，未可測也，顧陛下早爲之所。”和即攸之甥也，深然之，召其領軍劉盛及劉欽、馬景等告之。盛曰：“先帝尚在殯宮，四王未有逆節，今忽一旦自相魚肉，臣恐人不食陛下之餘。四海未定，大業甫爾，願陛下以上成先帝鴻基爲志，且塞耳勿聽此狂簡之言也。《詩》雲：‘豈無他人，不如我同父。’陛下既不信諸弟，復誰可信哉！”銳、攸怒曰：“今日之議，理無有二。”於是命左右刃之。景懼曰：“惟陛下詔，臣等以死奉之，蔑不濟矣。”乃相與盟於東堂，使銳、景攻聰，攸率劉安國攻裕，使侍中劉乘、武衛劉欽攻魯王隆，尚書田密、武衛劉璿攻北海王乂。密、璿等使人斬關奔於聰，聰命貫甲以待之。銳知聰之有備也，馳還，與攸、乘等會攻隆、裕。攸、乘懼安國、欽之有異志也，斬之。是日，斬裕及隆。聰攻西明門，克之。銳等奔入南宮，前鋒隨之，斬和於光極西室。銳、攸梟首通衢。
劉宣，字士則。樸鈍少言，好學修潔。師事樂安孫炎，沈精積思，不捨晝夜，好《毛詩》、《左氏傳》。炎每嘆之曰：“宣若遇漢武，當逾於金日磾也。”學成而返，不出門閭蓋數年。每讀《漢書》，至《蕭何》、《鄧禹傳》，未曾不反覆詠之，曰：“大丈夫若遭二祖，終不令二公獨擅美於前矣。”幷州刺史王廣言之於武帝，帝召見，嘉其佔對，因曰：“吾未見宣，謂廣言虛耳。今見其進止風儀，真所謂如圭如璋，觀其性質，足能撫集本部。”乃以宣爲右部都督，特給赤幛曲蓋。蒞官清恪，所部懷之。元海即王位，宣之謀也，故特荷尊重，勳戚莫二，軍國內外靡不專之。