清朝光绪三十二年（1906年），刘治洲考入凤翔府中学堂，后被选入上海理化专科学堂学习。毕业后，他留学日本，并在留学期间加入中国同盟会。宣统二年（1910年）冬，他回到西安，任陕西中等农林学堂（后于1912年改为三秦公学）理化教习，并且同井勿幕、张凤翙、胡景翼等人来往密切。1911年10月辛亥革命西安起义获得成功。同年11月，清军进攻凤翔，当时正任教于凤翔八邑中学堂的刘治洲奉命到西安求援。刘治洲和王丕卿等人商量联络关中民军以抵抗清军。经过三个月的战斗，清军败退，凤翔解围。1912年冬，他当选民元国会众