刘天章，字云汉，1893年12月出生于陕西省高陵县（现为西安市高陵区）一个农民家庭。1918年夏考入北京大学预科，1919年作为北大学生会负责人之一参加了五四运动。为此他曾遭警察逮捕，但不久即获释。

1920年1月，刘天章和杨钟健、李子洲、魏野畴等人，将陕西旅京学生团改名为旅京陕西学生联合会，创办了《秦钟》月刊，向陕西人民传播新文化、新思想。1920年春，参加李大钊组织的北京大学马克思学说研究会，同年冬加入社会主义青年团。1921年7月，经李大钊介绍加入中国共产党。

1924年6月，刘天章从北大毕业后，协助李大钊在北京做党的地下工作。同年秋，在李大钊支持下，刘天章弃文从戎，到当时倾向革命的国民军第二军胡景毅部所在地河南开封创办学生军，并在学兵队里建立了党团组织，任书记。1925年秋，刘天章任中共豫陕区委委员兼军委委员，与书记王若飞一起创建了开封地区的党团组织。

1927年2月，刘天章受党派遣，赴陕西任中共陕甘区委候补委员，负责宣传工作，并兼任陕西《国民日报》社长。

四一二反革命政变后，他利用《国民日报》揭露和批判蒋介石的背信弃义，同年7月8日，被国民党反动当局扣押。在狱中秘密组织监狱党支部，他担任支部书记。1929年夏，在蒋、冯分裂军阀混战的形势下获释出狱。

1930年春，刘天章在天津又不幸被捕。在狱中，他备受折磨，但坚不吐实，一直未暴露自己的真实身份和党的秘密，是年9月被释放。

1930年10月，刘天章受中共北方局派遣前往山西，参与领导恢复和重建遭到破坏的山西党组织。1931年3月，刘天章在离石县九里湾正式成立中国工农红军晋西游击队。1931年7月4日，刘天章参与组织驻平定县的国民党高桂滋部2000余人的武装起义，成立了工农红军第二十四军，并协助地方党组织建立了阜平县苏维埃政府。

1931年10月21日，刘天章等因叛徒出卖被捕。11月13日下午，刘天章在太原英勇就义，时年38岁。（据新华社西安8月6日电）