使张毅任命他为讨逆军总司令，镇压叛乱的陈步三的部队。1916年（民国5年）12月护国战争爆发，刘成勋在雅安唿应护国军。刘存厚任命他担任第2师第1混成旅旅长兼左翼总司令。他同蔡锷所率护国军第1军合流，与北京政府军作战。1917年（民国6年），刘存厚、罗佩金（滇军）、戴戡（黔军）三人混战，刘成勋辅佐刘存厚取得胜利。1918年（民国7年）1月，刘成勋被任命为第21师第22混成旅旅长。
刘水公.同年，北京政府派的刘存厚被南方政府派的熊克武击败，逃到陕西省南部。刘成勋未随同刘存厚前往陕西