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，两年后进入化学系学习。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。

1921年 10月，刘天章和杨钟健、李子洲等人创办《共进》半月刊，并在《共进》半月刊社的基础上，创立了陕西旅京学生的进步团体——共进社。刘天章被选为共进社的常务主席兼编辑股主任。1922年冬天，刘天章加入了由李大钊参加领导的进步社团——少年中国学会，并当选为第四届执行部副主任兼会计。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。出狱不久，刘天章被派往中共顺直省委宣传部工作，任省委委员，公开身份是《天津商报》总编辑。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。他先后担任中共太原特委书记、山西省委书记、组织部长等职。经过他与省委其他同志的艰苦努力，山西党组织得到迅速恢复和发展。1931年10月21日，刘天章等因叛徒出卖被捕。在狱中，敌人对他软硬兼施，酷刑拷打，妄图从刘天章等人身上获取我党的重要机密。但刘天章始终坚贞不屈，经受住了残酷折磨和摧残，保守了党的机密，坚守了共产党员的革命气节。不久，刘天章深知敌人对他们要最后下毒手，牺牲是不可避免的，便脱下自己身上的破毛衣请狱中的党员转交给党组织，作为他最后交纳的党费。

1931年11月13日下午，刘天章在太原英勇就义，时年38岁。他的战友赵九鹏曾赋诗撰文纪念他：“太原闹革命，潜足亦潜行。义起平定县，血染阜平城。赫光死奋勇，天章受酷刑。火链盘腰烧，凛然贯长虹。洒遍烈士血，山河换光明。光华开昌运，是慰在天灵。”