孝献王刘义真，相貌美丽，神情秀彻。开始被封为桂阳县令，食邑一千户。十二岁时，跟随北伐大军进入长安，留守木百谷坞，任员外散骑常侍，未到任。关中地区平定后，高祖商量回到东部地区，而众将领已出征好长时间，都有回去的愿望，只留下副将又不能稳定民心，因此就让刘义真行都督雍、凉、秦三州司州的河东平阳河北三郡诸军事、安西将军、领护西戎校尉、雍州刺史。太尉谘议参军京兆王修任长史，将关中守卫的重任交给了他。高祖临行时，三秦父老对他哭诉说：“此地百姓不能沐浴中华恩泽到如今已一百多年了。现在才迎来君王，蒙受圣恩。长安的十座陵墓，是汉家的坟墓；咸阳几千间宫殿，是汉家的房屋，丢下这些要到哪里去呢？”高祖听了十分伤感，就安慰他们：“我受命于朝廷，不能擅自留在这儿。感谢众乡亲留恋朝廷的心意，现在我留下二儿子和文武贤才一起镇守此地。”临走时，高祖亲自拉着义真的手把他交给王修，并让王修拉着他儿子孝孙的手交给高祖。义真很快正式封王，加节，又进督并、东秦两州、司州的东安定、新平两郡诸军事，领东秦州刺史。当时从陇上流亡的人，多住在关中，都希望高祖乘胜收回家乡。到高祖设置东秦州，父老百姓知道朝廷没有夺取陇右、稳固关中的打算，都为之叹息。而佛佛虏大军压境威逼来临。
沈田子杀了王镇恶，王修又杀了沈田子。义真年轻，给手下人的赏赐没有节制，王修常将赏赐从中裁减一些，手下人都十分怨恨。因而他们就借这事对义真说：“镇恶想谋反，所以田子杀了他；王修如今杀了田子，这又是想谋反啊！”义真就派刘乞等人杀了王修。王修字叔治，京兆灞城人。当初南渡到江南见到桓玄，桓玄了解他，对他说：“君一生有吏部郎的才能。”王修死后，人心离散局势一片混乱无法统一。高祖派将军朱龄石接替义真镇守关中，让义真带少量部队迅速回来。众将领竞相聚敛财物，用车拉着财物儿女，慢慢地行走。敌人追赶的骑兵就要追上来，建威将军傅弘之说：“高祖吩咐迅速行进，是担心敌虏追上来造成人员伤亡。现在部队带着辎重，一天还走不到十里，敌人追上来怎么办？应该丢掉车辆轻装前进，才可以免除灾祸。”义真不听。敌人果然追了上来，有骑兵一万。辅国将军蒯恩断后抵挡不住敌兵的攻击，到了青泥，后卫部队大败，众将领以及府功曹王赐全被俘虏。义真走在前面，才幸得与几百人一起逃出走散，黄昏时敌人没有再追下去。义真和手下人走失，独自躲在草丛中。中兵参军段宏只身匹马前来搜寻，沿途叫喊，义真听出他的口音，走出草丛叫道：“你不是段中兵吗？我在这儿。”段宏非常高兴，将义真背回。义真对段宏说：“今天这事，我确实没有谋略。但大丈夫不经历这样的情况，怎么懂得艰难。”开始高祖听到青泥失败的消息，就向那些先回来的人询问义真的下落，他们都说：“黑夜奔逃，不知他是生是死。”高祖非常恼怒，想立即北伐，谢晦劝谏也不听从。到得到段宏的报告，知道义真幸免于难才作罢。
义真不久都督司、雍、秦、并、凉五州诸军、建威将军、司州刺史，持节不变。让段宏任义真的谘议参军，很快升任宋台黄门侍郎，领太子右卫率。段宏，鲜卑人，是慕容超的尚书仆射、徐州刺史，高祖攻打广固时归降宋。太祖元嘉年间任征虏将军、青、冀二州的刺史。死后追赠他左将军。当时义真将要镇守洛阳，而河南破败荒凉，没有来得及治理，因而改任扬州刺史，镇守石头城。
永初元年(420)，义真被封为庐陵王，食邑三千户，转而镇守东城。高祖刚登基时，义真神情不高兴，侍读博士蔡茂之问他为什么。义真说：“安逸的时候应不忘危险，快乐平安怎能依仗？”第二年，调任司徒。高祖不同意，让他任持节、侍中、都督南豫、豫、雍、司、秦、并六州诸军事、车骑将军、开府仪同三司、南豫州刺史，出朝镇守历阳。他还没有到任高祖就死去。
义真性情聪明，爱好文学，但轻率无德行。和陈郡谢灵运、琅王牙颜延之、慧琳道人交游往来非常密切。自称自己得志的时候，让灵运、延之做宰相，慧琳做西豫州都督，徐羡之等人不喜欢义真和灵运、延之亲密过分，就派范晏严肃地劝戒他，义真说：“灵运这个人空疏，延之浅薄，是魏文帝所说的那种很少能以名节自立的人。只不过他们的性情所得并没有忘言于悟赏，所以我才和他们交游罢了。”赴任前，将部属队伍排列在东府前，因有国哀，义真所乘的船是单素色，还比不上母亲孙修仪的好。义真和灵运、延之、慧琳等人一起检阅部队，在船内设宴。到历阳后，向朝廷大肆索要物品，羡之等人总是裁减一部分而不给足，因而义真深深怨恨朝廷，上表请求回京城。因少帝无德政，羡之等人密谋废掉少帝立新皇帝，按照等级次序该立义真，但他们认为义真轻浮，不能担当主持社稷的重任，并借他与少帝不和，上书奏请少帝废除义真。少帝将义真废为庶人，流放到新安郡。前吉阳令堂邑张约之上书劝谏，皇帝看了以后，让约之任梁州府参军，不久又杀了他。
景平二年(424)六月癸未，羡之等派人到流放地杀死义真，义真时年十八岁。
元嘉元年(424)八月，文帝下诏追复义真原有王的封号，并迎其灵柩回京。元嘉三年(426)正月，文帝诛杀徐羡之、傅亮等人，文帝下诏追赠义真为侍中、大将军，封王如故。
义真没有儿子，太祖以第五个儿子绍，字休胤，做他的后嗣。元嘉九年，袭封庐陵王。