派秦王李世民讨伐刘武周，刘德威将探听得敌军虚实，报告给李渊，改封为彭城县公。不久升任检校大理少卿，因跟随平定洛阳王世充有功，转任刑部侍郎，加散骑常侍，李渊将宗室之女平寿县主嫁给他做继室。贞观年间刘德威历任大理卿、太仆卿、加金紫光禄大夫，绵州刺史、检校益州大都督府长史。贞观十一年（637年），复授大理卿。数年，迁刑部尚书，兼检校雍州别驾。在前往齐州调查齐王李祐杀害自己老师一案后，返回途中听闻李祐起兵谋反，在济州组织官兵防御。后因母亲去世丁忧离职守孝。三年服满后，出任同州刺史。永徽三年，任内去世，年七十一，