劉統勳的父親劉棨是康熙朝進士，在劉統勳小時候擔任羌州知府，後來調任四川布征史，祖父劉必顯也是是進士出身。他出生于書香門第，自小受到良好的教育，受到父親的影響，他也立志要當一個清正廉明的官。縱觀他的一生，他也是個當官的奇才，一生為人正直，清廉；不屑與小人結交。
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雍正三年，他考取進士。在他考取進士以後，由于他為人正直，不畏權威，敢于進言，在1739年的時候，他被任命為左都禦史，這個職位相當于現在的監察部長，在當時，他負責監察官員的言行舉止。在1746年的時候，他被派去治理水患，被任命為漕運總督，在他當漕運總督的時候，運用了正确的治水方法，使得河水不再上漲，解決了當地百姓的生存問題，不在讓百姓流離失所，為民造福。不僅如此，在他治理擔任漕運總督的時候，他查出了河道總督高斌和協辦河務巡撫張師載A錢受賄，他向朝廷如實禀告，使得二人收到嚴懲。在1761年的時候，暫代河督總務的他，在河南祥符和楊橋等地因為河水肆虐，在水退了以後，需要修築堤壩，他手底下的官員卻以各種理由百般推辭，使得修堤壩的工程沒有進展，他進行微服私訪，發現是官員A錢，以各種由頭把幹草扣押起來，于是，他向皇帝谏言，這批A錢受的官員受到了嚴懲，而修堤壩的工程也在一個月内就完成了。
在1752年，他擔任軍機處行走，成為了皇帝的左膀右臂。在1756年，皇帝下令編寫《西域圖志》，劉統勳與傅恒等人負責編寫。在寫書的過程中，他親自率隊去實地勘測，凡事都自己親力親為。曆時5年，他們才将這本書編寫完成。在以後，《西域圖志》成為了我國新疆地圖的藍本。
在劉統勳的一生中，他治水多年，為百姓造福，是個治水的能臣，不僅如此，他還做過刑部尚書、工部尚書、吏部尚書、東閣大學士兼《四庫全書》總裁、翰林院院長、尚書房總師傅等官職。而這些官職的地位都是具有一定的影響力，劉統勳在當時身兼數職，足以可見他的能力。不僅如此，劉統勳的為人正直，不與貪官同流合污，敢于指出當時那些貪官，在當時，這是一個很大的考驗，因為指出了貪官，可能會對自己地位有威脅，但是，劉統勳卻沒有，他向皇帝指出這些貪官的所作所為。
劉統勳與1773去世，當時，他正趕着去上朝，在半路上，疾病發作，皇帝立即派太醫去診治，但因診治無效，當場去世，乾隆皇帝聽聞以後，歎氣道：“朕失去了一個股肱之臣。”股肱之臣意味着什麼？意味着乾隆失去了一個十分親近且辦事得力的大臣。随後，皇帝追授劉統勳為太傅，谥号文正。在他去世的第二年，劉統勳歸葬與他家鄉祖墳，在他回鄉途中，沿途二十裡内的官員都到他的柩前吊祭。
在他去世以後，乾隆帝和蕭一山等人對他的評價非常高，在《清史稿》《中國名人志》中對劉統勳在世時的為人處事也做出了相應的評價，從側面可以看出劉統勳對當時造成的影響。
在現在，劉統勳這個名字中在天下糧倉、大清官、等電視劇中出現，雖然和曆史上的劉統勳有所差别，但是他的為人、“工作能力”等都值得後人學習。