出身的霍原志高清廉，刘沈之父刘岱想要推荐他，在推荐之前去世。刘沈继承父亲的意志，推荐霍原为二品（九品中正制）。当时司徒不通过，刘沈上表申述。最终中书监张华同意了刘沈的表章。张华后来陷于冤罪，刘沈替张华申冤昭雪，论旨明峻，当时被人称赞。301年，齐王司马冏辅政，招聘刘沈为左长史，昇进侍中。同年，李特、李流在蜀地反蜀，晋惠帝下诏刘沈以侍中假节，统率益州刺史罗尚、梁州刺史许雄讨伐。发兵入长安，河间王司马颙留刘沈为军司，派遣席薳代替他到益州。后刘沈兼任雍州刺史。303年，张昌在江夏反晋，晋惠帝下诏命刘沈率州