1989年に中国で民主化運動が勃発すると、コロンビア大学の客員研究者として米国滞在中に即座に帰国を決め、運動に身を投じる。六四天安門事件直前、他の知識人3名（侯徳健、高新、周舵）と共に、学生たちの断食抗議に参加した。人民解放軍が天安門広場に突入する寸前、4人は学生たちに武器を捨てるよう説得する一方、軍と交渉し、「四君子（4人の指導的知識人）」と呼ばれた。事件後に「反革命罪」で投獄された。六四天安門事件の他の政治リーダーの多くが欧米からの圧力もあり「病気療養」の名目で出国許可される中で、1991年の釈放後も出国せずに引き続き文章を発表し、六四天安門事件の殉難者の名誉回復と人権保障などの民主化を呼びかけ、更に2度の投獄や強制労働を受けた。2008年、「世界人権宣言」発表60周年を画期として発表された、中国の大幅な民主化を求める「零八憲章」の主な起草者となり、再び中国当局に身柄を拘束された。以後は外国要人訪中や人民代表大会会期中は自由を失い、電話・インターネットによる交信が遮断された。2010年2月に「国家政権転覆扇動罪」（クーデターの扇動）による懲役11年および政治的権利剥奪2年の判決が下され、4度目の投獄となり遼寧省錦州市の錦州監獄で服役した。2010年にノーベル平和賞を受賞し、中国在住の中国人として初のノーベル賞受賞者となった。劉は、「この受賞は天安門事件で犠牲になった人々の魂に贈られたものだ」と語り、涙を流したとされる。投獄中の人物に平和賞が贈られたのは、1935年に受賞したカール・フォン・オシエツキー以来2人目である（1991年に受賞したアウンサンスーチーは獄中ではなく自宅軟禁中）。受賞から辞世まで一度も解放されなかったノーベル賞受賞者は劉暁波のみである。
吉林省長春市生まれ。1969年、上山下郷運動が行われている間、父と共にホルチン右翼前旗に移る。吉林大学で中国文学を学んだあと、北京師範大学に進学。1984年に修士号取得後、同校で教職に就く。1980年代半ば、文学評論家李沢厚に対する批判で、中国文壇の「ダークホース」と呼ばれた。1988年、「美学と人間的自由」により、同校で文学博士号取得。その後、オスロ大学、ハワイ大学、コロンビア大学で客員研究員。
初陣では信幸の命に背き突進するも、その武勇で信幸の命を救う。しかし、山手殿と久野の会話で昌幸の側室・お徳が身ごもったことから信幸の肩身が狭くなると思い、真田庄のお徳を襲うが信幸から連絡を受けた幸村に阻止され、砥石城の岩牢に入れられる。そこで久野から信幸、幸村と同じ昌幸の子であることを告げられ、腹痛を装い脱走する。探索に出かけた草の者（忍び）を殺害し、同じく探索に出かけた幸村を襲うが、お江により阻止される。第1次上田城の戦いの前に、真田家の危機と知り帰参する。しかし、久々に上田に戻った幸村に酒を飲んで絡み、豊臣秀吉から拝領の刀を所望する。北条攻めの時は幸村の命により危機に陥った信幸を救出する。朝鮮出兵の時は肥前名護屋に出陣を命じられた真田家であるが、角兵衛は留守居を命じられる。それでも参陣したいという気持ちを抑えきれずに名護屋の真田家の陣所に駆けつけるが、昌幸、信幸らに叱責される。ふて腐れているところを、甲賀山中忍びの杉坂重五郎に誘われ、元締めの山中大和守に対面、山中忍びの者と共に真田庄に戻る。その後、真田の草の者の頭領・壺谷又五郎の進言により沼田の真田分家に預けられることになる。しかし、鈴木右近が「（真田）本家に角兵衛が情報を知らせているのではないか」と信幸と話をしているのを聞き右近を襲撃するが、逆に顔に傷を負う。関ヶ原の戦いでは、真田本家と共に上田城の戦いに参戦する。その後信幸を討ちに砥石城に向かうが信幸に取り押さえられ説教される。戦後は信之に仕えるよう勧める昌幸に高野山へ連れて行ってくれるよう頼み、九度山へ同道する。しかし、そこでは鬱屈した生活を送り、昌幸が倒れた時幸村に叱責されたため九度山を出奔し、家康上洛の警護のために設けられた重五郎の忍び小屋に赴く。そこで山中忍びと奥村弥五兵衛、お江の戦いに遭遇、弥五兵衛の今わの際にも居合わす。その後上田の信之の下に姿を現し、再度信之に仕えたい旨を告げ、信之から50石で仕えるようにと言われる。だが山中忍びに通じており、威光寺の慈海から再び九度山に行き幸村を監視し、いざとなれば討ち取るよう唆される。幸村は角兵衛の不審な動きをお江の報により知っていたが角兵衛の願いにより再び仕えることを許す。その後も山中忍びの小弥太を通じて幸村入城の報を知らせるも、草の者の向井佐助により阻止される。そしていざ大坂入城の際には酒に眠り薬を仕込まれ、その隙に幸村達が九度山を退去するのを許してしまう。その後、慈海の勧めもあり大坂の幸村の元を訪れる。角兵衛は幸村から再度参陣を許され、真田丸での戦いでも活躍する。夏の陣の前には信之の元に帰るよう言われるが、共に戦うことを誓う。戦いのさなか幸村は自害したが自身は慈海と伴長信に助けられる。慈海らの口利きにより尾張徳川家に仕えるが、人を斬り出奔、上田城にいる母・久野の元に戻る。病床の母・久野から、実の父は昌幸でも樋口下総守でもなく武田家の若侍・小畑亀之助であることを聞かされた後その最期を看取った。家老の小山田壱岐守が眼病を患った際には唯一残っていた左目を献上しようとし、小山田の家老に取り押さえられる際にはかつての狂気の姿を見せたが、その後おとなしくなり信之の命により妻をめとり一子角太郎を儲け、真田家では150石を与えられ平穏な日々を送った後病死する。ドラマと角兵衛狂乱図では、久野の元に戻ってからの展開が異なる。矢沢頼康から真田家取り潰しのために自分を尾張徳川家に仕えさせ、頃合いを見て刃傷沙汰を起こさせて上田に戻らせたことを聞かされる。母から原作のとおり出生の秘密を聞かされた後全てを悟り、自分の所行が真田家に迷惑をかけ続けてきたことを顧みて恥じた角兵衛は、自らの自害が最初で最後の奉公であると信之に遺書を残して自害した。久野は角兵衛の死に衝撃を受け、そのまま息を引き取る。