太祖二十年（1225年，金正大二年，南宋嘉定十八年），金朝降将武仙占据真定叛乱，刘黑马跟随孛罗前往征讨，攻破真定，武仙逃跑。金将忽察虎率四十万军队攻打山后（太行山、燕山以北，外长城以南地区）诸州，刘黑马与其在隘胡岭大战，大败金军，斩忽察虎。

大蒙古国太宗元年（1229年，金正大六年，南宋绍定二年），获赐虎符，被授山西两路、太原、平阳等路万户，与石抹扎剌儿（萧札剌）、史天泽并为三万户，且居其首。此外他还从征回回（花剌子模）、河西（西夏）诸国，又破金之凤翔、宋之西和、沔州诸城。

大蒙古国太宗二年（1230年，金正大七年，南宋绍定三年），拖雷自大散关借道宋朝伐金，命刘黑马先由宋境之兴元、金州、房州东下。

太宗四年（1232年，金开兴元年，南宋绍定五年），刘黑马行至三峰山，遇金大将完颜合达，展开激战，金军溃败，俘虏完颜合达，歼灭金军数万人，刘黑马率军乘胜攻破香山寨及钧州城。太宗窝阔台赏其功，赐西锦、良马、貂皮衣等，又增设七万户，仍以黑马为首，重喜、史天泽、严实等次之。

太宗五年（1233年，金天兴二年，南宋绍定六年），刘黑马随军攻破金朝南京（今河南开封），太宗窝阔台赐其绣衣、玉带。

太宗六年（1234年，金天兴三年，南宋端平元年），随蒙古将领塔察儿与宋将孟珙进攻金朝蔡州（今河南汝南），城破，金朝灭亡。

太宗七年（1235年，南宋端平二年），蒙宋战争全面爆发，刘黑马随同元帅答海绀卜攻打四川。

太宗十三年（1241年，南宋淳祐元年），改授都总管万户，统领西京、河东、陕西诸军万户，夹谷忙古歹、田雄等人都听其节制（墓志记载为1240年）。他觐见太宗窝阔台，窝阔台慰劳他，并赐银鼠皮三百做成质孙衣，安排他专征四川。

乃马真后监国期间，他奉命巡抚天下，体察民情。乃马真后监国二年（1243年，南宋淳祐三年），应州郭志全造反，牵连五百余人，有官员建议全部杀死，刘黑马只让杀死为首者数人，其余人都从轻发落。

大蒙古国宪宗三年（1253年，南宋宝祐元年），随宪宗蒙哥到六盘山。当时商州与宋接境，常遭宋军侵扰，宪宗命黑马镇守，此后宋军便不敢再犯。

宪宗七年（1257年，南宋宝祐五年），觐见蒙哥，请求设立成都路以便占领全四川，宪宗采纳并命他管领新旧、大小事务，赐名也可秃立。

大蒙古国中统元年（1260年，南宋景定元年），廉希宪、商挺在川、陕安抚百姓，当时密力火者居成都，手握重兵，廉希宪、商挺估计他会叛变，因为刘黑马有胆有智，便派他急速去成都假传圣旨赐死密力火者，密力火者的儿子诉于朝廷，元世祖忽必烈说：“这是我的命令，你不用多言。”同年，他被任命为成都路军民经略使。四月，宋朝泸州守将刘整秘密派人与刘黑马联络，表示愿意以泸州及所属十五郡三十万户投降，蒙古将领多认为刘整投降之举不可信，但刘黑马坚信此举毫不可疑，最终力排众议，派儿子刘元振前去受降。中统二年（1261年，南宋景定二年）六月，刘整开门迎接刘元振入城，泸州一度纳入蒙古版图。

泸州在刘整投降后不久即被宋军围困，刘黑马身患病症，仍然亲自督促转运军需，侍从、下属劝他略作休息，刘黑马说：“国事方急，以此死，无憾。”终于在中统二年十二月二十一日（1262年1月13日）劳累而死，享年六十三岁。后被元朝赠太傅，追封秦国公，谥忠惠。

刘黑马身为蒙古将领，屡立战功，在灭金、灭宋两大战役中作出了重要贡献，蒙古太祖二十年（1225年），随军征讨叛将武仙，大败金将忽察虎军，后又于蒙古太宗四年（1232年）在具有决定性意义的三峰山之战大败金将完颜合达，使得金朝失去最后的屏障。其后攻克金朝南京、蔡州，灭亡金朝。蒙古太宗七年（1235年），开始灭宋之战，后上奏宪宗蒙哥请立成都路，后任成都路军民经略使，接受了宋朝名将刘整的投降，为平定四川作出了贡献，继而因刘整完善了元朝水军，又为元朝灭宋作出了贡献。

此外在蒙金战争中，刘黑马曾请求窝阔台解放万余名沦为蒙古人奴隶的河南民众，被传为美谈。

《元史》：骁勇有志略，大小数百战，出入行阵，略无惧色，有胆智。

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至元二十五年（1288年），刘黑马父子的部下议立祠庙于蜀，祭祀刘黑马父子，由刘黑马长媳郝柔负责营建工作，几年后建成，云南行省参知政事张立道作碑记，春秋享祀。

2009年，陕西文物部门考古人员在西安市长安区南郊发掘了刘黑马家族的12座墓葬，其中刘黑马墓志保存完好，内容与《元史》等文献相互勘正。刘黑马墓居于家族墓的核心位，是斜坡式台阶，墓道前后室土洞墓，由墓道、天井、封门、过洞和前后墓室、壁龛等组成，前室中部偏南放置墓志一盒。志盖顶面原应有6字，被凿毁。志石长方形，雕凿较粗糙，志石面阴刻楷书31行，共计888字，由骆天骧撰文和书写。根据志盖四刹的形制纹饰判断，为取用唐人墓志石为石材改制而成。