刘守光性本庸昧，以父兄失势，谓天所助，淫乱虐待无恶不作。每刑罚下人必以铁笼盛之，薪火四逼，又为铁刷劀剔人面。尝衣赭黄袍，顾谓将吏说：“当今海内四分五裂，吾欲南面以朝天下，诸君以为何如？”宾佐孙鹤率先对说：“王西有并、汾之患，北有契丹之虞，乘时观衅，专门对付德薄的诸侯，彼若结党连衡，侵我疆场，地形虽险，势不可支，甲兵虽多，守恐不暇，纵能却敌，未免生忧。王但抚士爱民，补兵完赋，义声驰于天下，诸侯自然推戴。今若恃兵与险，未见良图。”刘守光不悦。
及梁军据深州和冀州，王镕乞师于刘守光，孙鹤对刘守光说：“如果说幽州是指染中原的门户，那镇州和定州就是入主中原的门户中的门户，大王应该出援军援王镕以图霸业。”刘守光不从。及晋王李存勖有柏乡之捷，刘守光谋攻易州和定州，讽动镇州人，欲为河朔元帅。李存勖对众将领说：“欲擒故纵，先把刘守光奉上天，再收拾他！”乃与镇州节度使王镕、易定节度使王处直、昭义节度使李嗣昭、振武节度使周德威、天德军节度使宋瑶，同遣使奉册，推刘守光为尚父，以让其骄奢狂妄。刘守光不悟，以为籓镇畏己，仍以诸镇状送梁帝，言：“臣被晋王等推为尚父，坚辞不获，又难推违。臣窃料所宜，不如陛下赐与臣河北道都统，则并、镇之叛，不足平殄矣。”朱温知其诈，优答之。仍命阁门使王瞳、供奉官史彦璋等使于燕，册封刘守光为河北道采访使，河间郡王。
六月，梁使至，刘守光令所司定尚父采访使仪注，所司取唐朝册太尉礼以示之。刘守光说：“此仪注中何无郊天改元之事？”梁使说：“尚父虽尊，犹是人臣。”刘守光怒，投于地，对将吏说：“方今天下鼎沸，英雄角逐。朱公创号于夷门，杨渭假名于淮海，王建自尊于巴蜀，茂贞矫制于岐阳，皆因茅土之封，自假帝王之制，然兵虚力寡，疆场多虞。我大燕地方二千里，带甲三十万，东有鱼盐之饶，北有塞马之利，我南面称帝，谁如我何！今为尚父，孰当帝者！公等促具帝者之仪，孤予且为河朔天子。”燕之将吏窃议，以为不可。刘守光置斧锧于庭，令将佐说：“今三方协赞，予难重违，择日而帝矣。从我者赏，横议者诛”。孙鹤对说：“沧州破败，仆乃罪人，大王宽容，乃至今日，不敢阿旨，以误家国，苟听臣言，死且无侮。”刘守光大怒，下令说：“把孙鹤推到腰斩用的垫座下斩了”。孙鹤大呼说：“百日之外，必有急兵矣！”刘守光命窒其口，把其一寸寸斩死，孙鹤有王佐之才，有识之士为之嗟惋。刘守光乃悉召部内官吏，教习朝仪，燕国地处于处于边地，朝仪既非燕地素习，燕国官吏举措失容，相顾诮笑。
八月十三日，刘守光僭号大燕皇帝，改年曰应天。以梁使王瞳、判官齐涉为宰相，史彦璋为御史大夫。守光残暴，很多有才华的燕人投奔开明的契丹，刘守光伪册之日，契丹陷平州。李存勖闻之大笑，监军张承业说：“恶不积不足以灭身，老氏所谓‘将欲取之，必先与之’。今守光狂蹶，请遣使省问，以观其衅。”晋王李存勖对众大臣说：“刘守光猖獗，谁敢去灭其威风。”太原少尹李承勋出列说：“臣愿往。”晋王大喜，于是令太原少尹李承勋往使。
李承勋至幽州，见刘守光，如藩方聘问之礼，见刘守光不拜。刘守光的近侍谒者说：“燕王为帝矣，可行朝礼。”李承勋说：“吾大国使人，太原亚尹，是唐帝除授，燕主自可臣其部人，安可臣我哉！”刘守光闻之不悦，命将李承勋拘留于狱，数日而出，守光诘之说：“臣我乎？”李承勋说：“燕君能臣我王，则我臣之；吾有死而已，安敢辱命！”刘守光大怒说：“朕乃一方皇帝，汝既然不拜！打入死牢”。
李存勖听说刘守光扣押自己的使者，大怒。天祐八年十二月，晋王李存勖决定讨伐刘仁恭，命幕吏以少牢告庙，请一矢，盛以锦囊，交大将周德威，使亲将李嗣源负之以为前驱。李存勖对周德威和李嗣源说：“刘仁恭乃吾父所立，没想到其既然背叛吾父，令其含恨而终，今天我要替天行道，收幽州，擒守光，以了先父亡志。”
刘守光听闻李存勖大军出动，连忙向朱温求援。二月庚戌朔，朱温大举河南之众以援刘守光，以陕州节度使杨师厚为招讨使，河南李周彝为副；青州贺德伦为应接使，郓州袁象先为副。朱温自洛阳趋魏州，遣杨师厚、李周彝攻镇州之枣强，命贺德伦攻蓚县。朱温北征，来到相州，李思安自柏乡大败后，朱温降其为相州刺史。思安自谓当拥旄仗钺，及是殊不快意，但日循晏安，无意为政。李思安听闻朱温到来，连忙出来迎接。朱温见李思安候骑之误，落然无所具，而复壁垒荒圮，帑廪空竭，于是大怒，贬思安柳州司户，寻赐死于相州。
天祐九年春正月庚辰朔，周德威等自飞狐岭东下，会镇、定之师进营祁沟。次涿州，燕刺史刘知温以城归顺。刘守光令骁将单廷珪督精甲万人击周德威，德威遇单廷珪大军于龙头岗。廷珪对左右说：“今日擒周阳五。”既临阵，见周德威，双方大战，三十回合后周德威示弱而逃，单廷珪单骑持枪躬追德威，将及，廷珪一枪刺向周德威，德威侧身避之，廷珪少退，周德威奋楇戟南坠其马，生获廷珪，燕军大败，被斩首三千级，周德威获燕大将李山海等五十二人。
朱温自督军攻枣强，枣强守军拼命抵挡，杨师厚逾旬不能克，朱温屡加督责，师厚昼夜奋击，乃破之，尽屠其城。时李存审与史建瑭以三千骑屯赵州，李存审对史建瑭说：“梁军若不攻蓚城，必西攻深州、冀州。吾王方北伐，以南鄙之事付我辈，岂可坐观其弊。”乃以八百骑趋冀州，扼下博桥，令史建瑭、李都督分道擒生。翼日，诸军皆至，获梁刍牧者（假装放牧侦探敌军军情）数百人，留数人，其余尽杀之；留下的数人刍牧者，断其手，纵其逸去，且告：“晋王至矣。”史建瑭与李都督各领百余骑，旗帜军号类梁军，与刍牧者杂行，暮及贺德伦营门，杀守门者，纵火大呼，梁军将领大惊，刚想出来抵挡，史建瑭与李都督已经俘斩而旋。梁军前锋见如此恐怖，乃溃散。
朱温听闻前锋溃散，大骇，烧营夜遁，迷失道，委曲行百五十里，才至冀州。冀州蓚县之耕者皆见梁军皆荷锄奋挺逐之，梁军委弃军资器械，不可胜计。朱温自枣强驰归贝州，令杨师厚屯魏博。李存审与史建瑭听闻朱温大军已退，乃追击，杀朱温将张正言、许从实、朱彦柔。
戊申，周德威遣李存晖攻瓦桥关，下之。李嗣源分兵略定山后八军，与刘守光爱将元行钦战于广边军，凡八战，李嗣源控弦发矢七中元行钦。行钦酣战不解，矢亦中李嗣源屁股，李嗣源拔矢复战。元行钦败，穷蹙，面缚乞降，李嗣源酌酒给行钦饮之，拊其背说：“吾子，壮士也！”因厚遇之。
周德威大破燕军于羊头冈，燕军丧胆，晋军势如破竹，周德威自涿州进军于幽州，营于城下。攻其西门，燕人出战，周德威败之。周德威进迫幽州，刘守光亲自出兵拒战，两军对垒，周德威出马大叫说：“刘守光汝乃反复小人，快快出来受死。”刘守光大怒，骤马直取周德威，双方大战八十回合，刘守光不敌，拔马回阵。燕将王行方等以部下四百人来奔，周德威发起强攻，燕军大败。
晋攻围僭燕历年，属郡皆下。守光坚保幽州，求援于梁，北诱契丹，答应送上黄金万两，请求耶律阿保机出兵相助。契丹兵救终不至。十年十月，刘守光遣使持币马见德威乞降，周德威对刘守光的使者说：“回去令刘守光快快投降，否则灭族。”
使者回来禀报刘守光，刘守光想拖延时间，又乘城呼说：“予俟晋王至即出城。”周德威大怒，继续攻城。十一月，朱温病情加重，先是朱温出征之时先抱痼疾，大败后痼疾加重，朱温对天长恨说：“难道这都是天意！”于是自魏南归。晋王李存勖听闻朱温南归，于是放心继续北上亲征刘守光。
二十三日，李存勖至幽州，单骑临城，召刘守光说：“丈夫成败，须决所向，公将何如？”守光说：“某俎上肉耳！”李存勖愍之，折弓为盟，说：“如能立即投降，一定保全你的性命”。刘守光说：“晋王再宽限吾几天，吾一定开门投降”。李存勖知道刘守光是想拖延时间，乃令诸军强攻。晋军排山倒海的攻打幽州城，刘守光的亲将李小喜知道刘守光气数已尽，乃开城门投降。刘守光抵挡不住晋兵，携其妻子走关内依刘守奇，刘守光一家沿路寒疮足踵，经日不食。
至燕乐县，刘守光与其妻子匿于坑谷，刘守光对其妻子说：“没想到做皇帝会搞得如此落魄、凶险！下辈子我不会再称帝了！”于是令妻祝氏乞食于田父张师造家，张师造见祝氏衣服华丽，心生怀疑，追问说：“汝为何沦落至此？”祝氏说：“家里遇到强盗，所以出奔。”张师造与儿子疑之，正好，檀州游奕将李彦晖领兵追来，张师造告之，遂把刘守光一家擒拿。
李存勖进入幽州城，登燕太子墓观之，俄而数骑执仁恭并其妻子而来，后李彦晖押着刘守光，并妻李氏、祝氏，男继珣、继方、继祚等来献。李存勖重赏李彦晖，于是下令在刘守光的府第里摆宴，宴会开始，李存勖下令引刘仁恭、刘守光至席，刘仁恭、刘守光父子号泣谢罪，刘仁恭流涕说：“吾初随卢龙节度使李可举，后跟随燕帅李匡威，匡威被匡俦所拒，吾投靠先王李克用，先王对我有提携之恩，恭却忘恩负义，确实罪该万死！现儿守光背叛我，这都是报应。”李存勖冷笑慰抚说：“往事不复言。人谁无过，改之为贵。”乃归之传舍。
幽州平，李存勖授周德威检校侍中、幽州卢龙等军节度使。十年十一月己卯，李存勖令人把刘仁恭父子的罪行写在两快大的白布上，然后再令裁缝把白布做成衣服让刘仁恭父子父子穿上，遣王弟李存霸押着刘守光及刘仁恭，露布表其罪，驱以班师。
至晋阳，仁恭父子荷校于露布之下，晋阳父母百姓唾面骂守光说：“逆贼，破家如是！”守光俯首不顾。自范阳至晋阳，涉千余里，所在聚观，呼守光为“刘黑子”，略无愧色。李存勖以仁恭、守光徇于都城，即告南宫七庙，礼毕，守光与李小喜、郑藏斐、刘延卿及其二妻皆伏诛。
刘守光将死，大呼说：“臣之误计，小喜荧惑故也，若罪人不死，臣必诉于地下。”李存勖急召小喜至，令证辩。小喜瞋目叱守光说：“囚父杀兄，烝淫骨肉，亦我教耶！”李存勖怒小喜失礼，先斩之。守光恸哭说：“王将定天下，臣精于骑，何不且留指使。”二妻让之说：“皇帝，事势及此，生不如死！”即延颈就戮。守光犹哀诉不已。
刘守光既诛，李存勖命判官司马揆备轊椟祭醊，瘗于城西三里龙山下。令副使卢汝弼、李存霸拘送仁恭至代州，于雁门山下李克用墓前刺心血以祭李克用。桀燕自仁恭乾宁二年春入幽州，至天祐十年，父子相承，十九年而灭。