刘昌祚气雄貌伟，精通兵法，尤善骑射，有百步穿杨之能。

刘昌祚得以父勋，被朝廷录为右班殿直，后迁为西路都巡检。出使辽国回朝后，宋神宗亲自考试其驰射，百发百中，即授其通事舍人之职。

西夏兵入侵刘沟堡时，刘昌祚率骑两千出援。敌人在黑山设下万骑埋伏，先以小队诈败，诱刘昌祚深入。刘昌祚被重军围困，奋勇厮杀，难分胜负。黄昏时分，夏兵主帅骑马前冲，企图活捉刘昌祚。刘昌祚一箭射去，正中敌帅咽喉。敌帅跌马而亡。西夏兵见主帅已死，纷纷溃逃。战后，宋军主帅李师中向朝廷报汇刘昌祚为头功，朝廷任命刘昌祚为知阶州。后来，入蜀破羌有功，加任皇城使、荣州刺史、秦凤路钤辖，又加西上阖门使、果州团练使、河州知州。

元丰四年（1081年），刘昌祚出任泾原副都总管。宋军西征，诏命刘昌祚随同总管姚麟率兵五万，在环庆路都总管高遵裕的统一指挥下，泾原路、环庆路两部合军西进。刘昌祚带兵攻入夏境，而高遵裕部却迟迟不到。刘昌祚只好孤军深入，到达磨脐隘后，西夏兵十万据险抵抗，宋军不能前进。刘昌祚手执两盾，奋勇向前，率先登关，夏兵惧之而稍退，刘昌祚挥师而上，乘胜掩杀，斩敌一千七百余人。又进鸣少川，取其地窖存粮。兵至灵州城，夏人城门尚未来得及关上，宋军先锋夺门，几乎就要攻入城内，这时高遵裕快马遣使，阻其攻城。刘昌祚只好下令暂不攻城。这天晚上，高遵裕在距灵州城三十里的地方遭遇夏兵，刘昌祚得信后，派兵数千前去救援。夏兵撤走后，高遵裕嫉妒刘昌祚，想以应援迟缓之名杀掉刘昌祚，被部下劝止后，就解除了兵权。高遵裕围城十八日而不能下，反被西夏人决开七级渠灌淹，导致宋军溃败。高遵裕下命刘昌祚断后，把失败罪责强加于刘昌祚。元丰五年（1082年），移官泾原路副总管，加龙神卫四厢都指挥使，知延州。刘昌祚大修马政，建复堡砦，很快振兴当地军事，屡破入侵夏兵，杀其统军二人。又在陇山募兵屯田，加强了军力，再迁殿前副指挥使、冀州观察使、武康节度使，卒于任上，谥号“毅肃”。