書香門第
劉統(tǒng)勛，字爾鈍，號延清，祖籍山東諸城(今高密)，康熙三十八年(1698年)出生于陜西羌州。父親劉棨是康熙朝進士，生劉統(tǒng)勛時擔任羌州知州，后調任四川布政使。劉統(tǒng)勛的祖父劉必顯也是進士出身，曾任戶部廣西司員外郎。劉統(tǒng)勛出身于書香門第，自幼得到良好的教育。
初入仕途
劉統(tǒng)勛于康熙五十六年(1717年)中舉人，雍正二年(1724年)考取進士，被翰林院選為庶吉士，擔任編修。雍正時期，劉統(tǒng)勛歷任南書房行走、上書房行走和詹事等職務。
乾隆元年(1736年)，皇帝將劉統(tǒng)勛提拔為內閣學士，跟隨大學士嵇曾筠到浙江學習海塘工程和治水之法。乾隆二年(1737年)，劉統(tǒng)勛升任刑部侍郎，留在浙江繼續(xù)工作，翌年返還京城。乾隆四年(1737年)，劉統(tǒng)勛因母親病逝而辭蕾回家守孝。
直言敢諫
乾隆六年(1739年)，劉統(tǒng)勛守孝期滿，被朝廷任命為都察院左都御史，負責監(jiān)察朝廷官員言行。不久后劉統(tǒng)勛向皇帝上疏，參奏大學士張廷玉和尚書訥親，稱：“大學士張廷玉歷經三朝重用，名望很盛，但晚年實在應當謙謹些，外面對他的責備已經很多。有輿論說現在縉紳望族里，張、姚兩姓占據一半，他們互相通婚，為官舉薦時互相包庇。請皇上三年內不要提拔重用張廷玉。”又稱：“尚書訥親管轄吏部和戶部，部中議論大事，訥親說什么別人必須執(zhí)行，完全沒有心存謙誠、集思廣益。請皇上給予他批評，讓他反省改正錯誤。”
兩個奏章呈上后，乾隆答復道：“朕認為張廷玉和訥親如果不擅自作威作福，劉統(tǒng)勛必不敢上這樣的奏章。大臣責任重大，原本就不能避免別人的指責。聽到別人指出缺點應當高興，這是瑯人所崇尚的。如果心存不快或嫌怨，那就沒有大臣的氣度了。”隨后乾隆將兩人革職，并將劉統(tǒng)勛直言敢諫的奏疏公開給眾臣看，劉統(tǒng)勛由此名聞朝野。
治水能臣
乾隆十一年(1746年)，劉統(tǒng)勛出任漕運總督，開啟了自己督修河道、治理水患之路。乾隆十三年(1748年)，劉統(tǒng)勛與大學士高斌巡查山東賑災情況，并勘察河道。當時運河漲水很快，劉統(tǒng)勛上疏請求通過濬聊城引河分流，將運河之水引出大海。并下令將德州哨馬營和東平戴村兩處堤壩的高度降低，秋天后又將沂州江楓口兩處堤壩的高度提升，使得河水有所阻截，防止了潰壩和水災。不久后劉統(tǒng)勛升任工部尚書兼任翰林院掌院學士，后又調任刑部尚書。
乾隆十八年(1753年)，江南邵伯湖減水二閘和高郵車邏壩決口，劉統(tǒng)勛與尚書策楞前往視察，查出河道官員賬目虧空、延誤治河，據實上奏。河道總督高斌和協(xié)辦河務巡撫張師載被撤職，貪污錢款的官吏遭到嚴懲。同年九月，銅山小店汛河決口，劉統(tǒng)勛又查辦出一批貪污瀆職的官吏，上疏將不作為的官員李焞和張賓處死，并親自駐守銅山監(jiān)督塞河，直到十二月工程告結。
乾隆十九年(1754年)，劉統(tǒng)勛升任太子太傅兼陜甘總督，得到賞賜孔雀花翎。乾隆命他巡視巴里坤和哈密駐兵，負責籌辦軍營、官兵和馬駝糧餉，劉統(tǒng)勛忠于職守。此后遇到睦爾撒納(回部首領)出兵擾亂新疆伊犁，定西將軍永常被迫退師巴里坤。因贊同永常退兵哈密，劉統(tǒng)勛直言上奏請求舍棄巴里坤改為退守哈密，置空城以避敵鋒�；实劭春筘焸鋭⒔y(tǒng)勛附和永常，是置軍威于不顧，下令將劉統(tǒng)勛和永常革職押解回京。不久后敵軍敗，乾隆怒息，認為主要責任在將軍永常，劉統(tǒng)勛雖然進諫不當，但比起緘默不言的人忠心可恕，決定從寬免罪，補授刑部尚書。
乾隆二十一年(1756年)六月，銅山縣孫家集黃河漫溢，河務總督富勒赫因無能被撤職，劉統(tǒng)勛暫代其職，督促修筑堤壩事宜，至到冬天得以竣工。乾隆二十六年(1761年)秋天，河南祥符和楊橋等處黃河漫溢，水退后需要修筑堤壩，河道官吏卻以修壩的干草不夠為托辭百般怠工。劉統(tǒng)勛知道當中肯定有問題，微服私訪，發(fā)現有大小車數百輛滿載干草，捆好后卻被擱置，旁邊則有人哭泣。劉統(tǒng)勛上前詢問，回答說官吏索賄不成、拒而不收。于是劉統(tǒng)勛將當事官吏捆起論罪，稱要處斬，后因巡撫等人求情才免除一死，結果干草一晚上就全收上來了，一個月后工程完畢。
此后，劉統(tǒng)勛還曾于乾隆二十七年、三十二年和三十四年受命疏通運河水道，治水之功深得乾隆贊賞。
皇帝股肱
乾隆十七年(1752年)，劉統(tǒng)勛進入帝國的核心權力機構，擔任軍機處行走，從此成為皇帝的左膀右臂。乾隆二十一年(1756年)，乾隆下旨修纂《西域圖志》，由劉統(tǒng)勛、傅恒、褚廷璋、何國宗等負責。劉統(tǒng)勛親率測繪隊歷經艱難險阻踏遍天山以北地區(qū)，遠涉巴爾喀什湖以西的吹河、塔拉期河，獲取了大量實地測繪資料，乾隆二十六年書成。《西域圖志》成為后來新疆地圖的藍本。