始元年（265年）建立西晋后，刘寔进封为循阳伯，并迁任少府。后来刘寔又先后任太常和尚书。咸宁五年（279年），司马炎发动晋灭吴之战，刘寔亦以本官行镇南军司。及后因儿子刘夏被揭受赂而被免官。不久任大司农，但再因刘夏犯罪而被罢免。后来再被任官，任国子祭酒、散骑常侍。太子司马衷嫡长子司马遹封广陵王后，刘寔更获选为他的老师。元康元年（291年），进爵循阳侯，迁太子太保，加侍中、特进、右光禄大夫、开府仪同三司，领冀州都督。永康元年（300年）刘寔转拜司空，不久迁任太保，再转太傅。太安元年（302年），刘寔以老病为