于明帝永平十五年（72年）。建初初年弱冠。建初四年（79年），以临淮郡、九江郡的钟离、当涂、东城、历阳、全椒等十七县益下邳国。刘衍素有容貌，意为八面玲珑，有「衍有容貌，肃宗（汉章帝）即位，常在左右」之载，德行算不错。126年，刘衍逝世，在位共54年。谥号下邳惠王。