元至正二十年，朱元璋軍下金華，定括蒼，仰慕劉基的名聲，盛情邀請出山。此時劉基已經(jīng)50歲了，應(yīng)邀前往金(南京)，進(jìn)獻(xiàn)"十八策"，論天下安危，于色。朱元璋大喜，專設(shè)禮賢館款待。從此，劉基就成了朱元璋的主要謀士，宏才大略得到了施展。劉基就在統(tǒng)一中國創(chuàng)建明王朝的過程中，立下了汗馬功勞。此外，對大明歷法、律令的制訂、南京城竽宮的修筑設(shè)計也曾作出了貢獻(xiàn)。

被朱元璋聘至應(yīng)天后，充任謀臣后，劉伯溫針對當(dāng)時的形勢陳時務(wù)18策，提供了好幾著的關(guān)鍵性的軍事策略，如先滅陳友諒，與張士誠、方國珍暫時妥協(xié)，避免兩線作戰(zhàn)、各個擊破的建策。為朱元璋采納。朱元璋先后攻滅陳友諒、張士誠、方國珍等勢力那時多按劉基的計策行事。二十四年，朱元璋就自立為吳王，劉基為太史令。二十七年，升御史中丞兼太史令，又為朱元璋謀劃制定北伐滅元方略并得以實(shí)現(xiàn)。其間共參與軍機(jī)八年，籌劃全局，有定策之功。洪武三年封誠意伯。

劉基是大明王朝的開國元勛之一，但朱元璋大封功臣時，劉基卻不求名利，不以功臣自居，一再謙讓，故官爵比其他功臣低，授御史中丞兼太史令、弘文館學(xué)士、開國翊運(yùn)守正文臣、資善大夫、上護(hù)軍，封誠意伯。年俸祿240石，也比其他受封伯爵的大臣低。但即便如此，由于他嫉惡如仇，剛正不阿，敢于直言，不久便得罪了丞相李善長、胡惟庸等人，并逐漸失云朱元璋信任。洪武四年，劉基請求告老還鄉(xiāng)，退出政治舞臺，時年61歲。

劉基還鄉(xiāng)后，雖然不與地方官來往，從來不講自己的功勞，唯棋酒詩文自娛，行為十分謹(jǐn)慎，但仍遭丞相胡惟庸暗算，指使人誣陷他在家鄉(xiāng)強(qiáng)占有"王氣"的墳地，引起朱元璋疑忌，被奪去俸祿，致使劉基引咎京，不敢回家。后憂郁成疾，吃了胡惟庸派來的太醫(yī)藥后，病情加重，朱元璋遣使護(hù)送回家。不久，便不明不白死去了。