亲将。元和末，光颜讨吴元济，常用刘沔为前锋。后随振武节度使范希朝回朝，授勋神策军将军。授振武节度使。会昌二年（842年）三月，代苻澈为河东节度使（今山西太原西南）。会昌三年（843年），回鹘大饥荒，乌介可汗入寇云朔（今山西北部及内蒙古境），刘沔与幽州节度使张仲武招抚，时两人不协。刘沔与天德行营副司石雄在杀胡山击败乌介，乌介可汗夜遁，迎得太和公主至云州，回鹘从此衰败。会昌三年（843年），昭义军节度使刘稹叛唐，刘沔领兵与之恶战，史称昂车关之战。但因刘沔和张仲武有隙，武宗担心误事，于会昌四年（844年）