三年（1887年）县试，中秀才。后就读保定莲池书院，受院长吴汝纶赏识。光绪二十八年（1902年），乡试得中举人。1903年参加会试落榜，兄刘春堂中进士。清光绪三十年（1904年）为庆祝慈禧太后七旬寿辰特设甲辰恩科，被拔为进士第一甲第一名（状元），授翰林院修撰。（1905年科举被废，刘春霖于是成为中国最后一位状元，60岁生日时有“第一人中最后人，只今四海剩孤身”之句）1905年（一说1906年，一说1907年）与同科进士商衍鎏（探花）、谭延闿、沈钧儒等往日本，入东京法政大学深造。1907年（一说190