于是由刘渊抚养。年幼聪慧，有非凡气度。八岁时随刘渊到西山狩猎，其间因天雨而在一棵树下避雨，突然一下雷电令该树震动，旁边的人都吓得跌倒，但刘曜却神色自若，因而得到刘渊欣赏。刘曜喜欢看书，但志在广泛涉猎而非精读文句，尤其喜爱兵书，大致都熟读。刘曜亦擅长写作和书法，习草书和隶书。另一方面刘曜亦雄健威武，箭术娴熟，能一箭射穿寸余厚的铁板，号称神射。刘曜亦时常自比乐毅、萧何和曹参，当时人们都不认同，唯刘聪知道其才能。二十岁时到洛阳游历，但期间就被定罪而要被诛杀，于是逃亡到朝鲜，后来遇到朝廷大赦才敢回来。刘曜亦觉得