毕业于日本士官学校。回国后历任湖南、江南（今南京）、镇江等军营教习、管带等职，在军界颇有声望。袁大化巡抚新疆，招募将才。1911年10月22日，刘先俊一行抵迪化（今乌鲁木齐）。袁大化认为刘是留日学生，又是湖南人，路经陕西等地，疑其与各地革命党人有联系，仅委任他为新疆督练公所教练官，不给军权。他拒绝任职，袁又以金钱收买，也遭拒绝。刘请给驿马东归，袁怕他沿途煽动革命，拒不拨给驿马，使刘等滞留迪化。当内地各省纷纷响应武昌起义时，他劝袁拥护共和，宣布新疆独立。袁叫嚣敢有暴动的是乱民，杀无赦。刘先俊隐居在迪化观音阁内，联络各界志士，筹划起义。他首先取得哥老会首领刘海江等人支持，联络候补官吏，运动马队与巡防营，策动袁大化卫队作内应，运动学界与商界，筹措活动经费5000多两，制造旗帜兵器，储蓄粮食，设立起义领导机关，分为攻击部，防卫部和机要部。攻击部又分为九路。还派人各自负责银行、街道、教堂、洋行等处的防卫。1911年12月28日，叛徒符西垣、张嗣业、熊鹤年等向袁大化自首，交出起义骨干人员名单。当天上午10时，陈守堂等被捕杀。刘先俊等被迫于当日夜九时举义，原允为内应的马队、卫队、巡警反水，使民军处处失利，仅有巡防营起兵响应。袁大化派新军重重包围了巡防营。刘先俊见大势已去，劝喻少良等人突围出城，逃往伊犁报信，自己率一部分人掩护突围。任务完成后，从巡防营退守刘猛将军祠后院，12月29日晨被袁大化捕杀。