刘建章出生于1910年，河北省景县人，早年时期，刘建章主要在家乡读书，1920年，他又前往北平，继续求学。也是在北平读书期间，刘建章接触到马克思主义，并对马克思主义产生了浓厚的兴趣。1926年，16岁的刘建章加入了共青团，也是这一年，刘建章转为正式党员。
当时恰好是轰轰烈烈的大革命时期，入党之后的刘建章也活跃在北平一带，奉命宣传我党的革命思想，为我党早期的发展壮大做了大量宣传工作。大革命失败后，刘建章的工作转入地下，他也前往东北继续宣传我党的革命思想，暗中积蓄革命力量。
1937年，抗日战争全面爆发后，刘建章回到家乡，加入了抗日游击队，活跃在冀南一带。在极端复杂的环境下，刘建章坚决贯彻我党既独立自主又联合抗日的统一战线政策，为巩固抗日民族统一战线做出了积极的贡献。同时，刘建章还与敌人进行了坚决的斗争，他参与领导了根据地的建设以及基层组织的恢复，促进了抗日战争的胜利。
解放战争时期，刘建章主要活跃在冀南一带，他密切联系当地群众，参与领导了土地改革、支援前线以及交通秩序的恢复等重要工作。尤其是淮海战役与平津战役期间，刘建章带领铁路大军抢先贯通了津浦北段、石德、石太、平绥等铁路路段，使得大军以及后勤物资顺利集结，为解放战争的胜利做出了重要的贡献。
新中国成立后，刘建章先后担任了郑州铁路局局长以及铁道部运输局局长等职务，为新中国的铁路建设与运输事业做了大量卓有成效的工作。众所周知，在抗美援朝期间，我军有一条打不垮、炸不烂的钢铁运输线，正是这条钢铁运输线的存在，才使得后勤物资源源不断地供给到志愿军手里。
刘建章在担任郑州铁路局局长期间，领导抢修了这条钢铁运输线，为抗美援朝的胜利做出了不可磨灭的贡献。1954年，刘建章升任铁道部副部长，在这之后，他继续致力于新中国的铁路建设事业与运输事业，尤其是在西南地区的铁路建设中，刘建章发挥了巨大的作用。
1966年，「十年特殊时期」开始后，刘建章也受到了冲击，并被「打倒」。1968年，刘建章被关入秦城监狱，受到造反派的无情迫害。在那段特殊的时期，刘建章一直被关押了四年时间，1972年，刘建章的妻子给主席写信，反映了刘建章的情况。
在主席与总理的关怀下，刘建章得以被送到医院治病，一边休养身体，一边等待分配工作。1975年8月，刘建章参与指挥了京广线的抢修工作，一年后，他又指挥了京山铁路的抢修工作，保障了震后的救援工作顺利开展。
1981年，刘建章接替了郭维城的职务，担任铁道部部长，同时，刘建章也成为铁道部的第六任部长。一年后，刘建章响应号召，主动退出领导岗位，担任了铁道部顾问，继续以老干部的身份，关心我国的铁路事业发展，并积极建言献策。
晚年的刘建章热衷于体育运动，1995年，他还被评为「全国最佳健康老人」。值得一提的是，因为常年锻炼身体，刘建章非常壮实，九十多岁还能舞动大刀。2008年，刘建章在北京因病去世，享年98岁。
