刘铭传，1836年9月（清道光十六年七月）出生于合肥西乡（今肥西县）大潜山麓的刘老圩。刘家世代务农，父刘惠，生6子，刘铭传最幼，排行第六。
儿时患过天花，乡里称“刘六麻子”。刘铭传11岁时，父亲病故，随后大哥三哥又相继去世，其他几个哥哥各自成家，此后便与母亲周氏单独生活。母子相依为命，靠贩私盐为生。刘铭传性情豪爽，同当地青年人相处甚好。
有一天，刘家因缴不出团队的粮食，被当地土豪侮辱。刘铭传向土豪警告道：“你们不能再作威作福，欺侮乡民，否则，我就要宰掉你！”土豪见是一个赤手空拳的毛头小子，狂笑道：“孺子还敢阻挡我吗？”刘铭传夺下土豪的佩刀，手起刀落，劈下那土豪的头颅，跑回乡里大呼：“某土豪给我杀死了，你们要保卫家乡，就跟我来吧！”当即有数百名乡里青年表示拥戴。刘铭传便领着这些青年，在大潜山修圩筑寨，开始了团练生涯。
1862年（同治元年）二月，李鸿章受曾国藩指派，到合肥招募淮军。刘铭传同张树珊、潘鼎新、吴长庆等各领本部团练投奔。曾国藩对这批新募淮勇极为重视，所有器械粮饷的供应悉仿湘军，手订营制，亲到校场检阅，命刘铭传充任“铭字营”营官。“铭字营”中多为刘家子弟，刘铭传在营中职务最高，辈份也最高，其骨干将领皆为刘家子弟和刘铭传办团练中结纳的“同里敢战之士”，他们绝对服从刘铭传的指挥，成了刘铭传起家的重要帮手。
四月，刘铭传率领“铭字营”和张树声的“树字营”等淮军一起，从安庆乘坐外国商船驰往上海驻防。五月二十日刘铭传率部与太平军初次接战，先后占领杭头和新场两地，直迫南汇城下。此时，南汇太平军守将吴建瀛和刘玉林发生动摇，通过当地团练头目前来“乞和”。
因吴建瀛还有所犹豫，刘铭传一面派部将前往刘玉林处联络劝降，一面与潘鼎新率部进逼城下，刘玉林乘机挟持吴建瀛出城投降。吴建瀛是安徽人，部下士卒也多是皖北籍，刘铭传以乡情、高官厚禄相引诱，将吴部驻南汇太平军1万多人中老弱裁剪淘汰，收编为8营，大大扩充了自己的实力。
五月三十一日，刘又率部击退从川沙方向来攻的太平军，于第二天乘胜攻占川沙。刘铭传因此升游击并获赏戴花翎。
淮军在上海站稳脚跟后，随即奉命进兵苏南。刘铭传与潘鼎新、张树珊等率3000淮军，由水路直扑福山。登岸后，骄兵轻进，在同观山与太平军遭遇激战，被打溃。后来，在由外国雇佣军组成的洋枪队援助下夺下福山。刘铭传升“以总兵补用”，不久担任江苏狼山镇守使。随后，刘率部同其他淮军一起，连占太仓、昆山，攻下江阴县城。刘铭传又被升为记名提督。十二月，刘铭传乘机向无锡太平军发起进攻，经过一天巷战，俘守将黄子隆、黄德懋父子以下2万多人，被清廷“加恩赏头品顶戴”。
1862年（同治二年）十二月，刘铭传奉命率部参加合围常州的战役，由于城内太平军“顽强抵抗，寸土必争”，刘铭传等部淮军数次进攻均被打退，伤亡惨重，经过4个多月激战，才攻下常州这座孤城。淮军入城后，疯狂屠杀了护王陈坤书以下太平军将士近万人。刘因功被“赏穿黄马褂”。攻下常州、苏州以后，淮军实力大为扩展，刘铭传部已独立成军。
辖有左、中、右3军，每军6营，共18营，另有炮营1营，加上亲兵营及幕僚人员，铭部拥有9000多人，洋枪4000多支，成为淮军中的劲旅。
1863年（同治三年）七月，太平天国洪秀全之子洪天贵福由洪仁玕等护送到广德，后又被堵王黄文金迎往湖州，不久复回广德。刘铭传奉令跟踪追击，攻陷湖州、打下广德，毙太平军堵王黄文金。洪仁、洪天贵福辗转至江西，先后被俘殉难。刘铭传被清廷“补授直隶提督”。年仅28岁的刘铭传，一步步登上清朝军队的最高军阶，成为当时淮军将领中任军职最高的人。
1864年（同治四年），曾国藩督师剿捻军，刘铭传奉令率军由广德北上。时清将僧格林沁正率精锐骑兵尾随捻军左奔右突，疲于奔命。铭军秉承曾国藩、李鸿章旨意，保存实力，驻六安、霍山一带按兵不动。僧格林沁部1.1万多人马被捻军全歼，僧格林沁毙命。清廷闻讯震怒，严旨申饬曾国藩，给刘铭传以革职留任的处分。十一月，刘铭传尾追捻军，冲过周家口，强渡沙河，在宏济桥与捻军赖文光、任化邦、牛洛红等遭遇，铭军凭借洋炮队火力，杀伤捻军甚众，于次年三月攻下黄陂县城，刘铭传因此官复原职。九月，捻军赖文光部与张宗禹部冲破曾国藩的沙河防线，进军河南中牟，分为东、西捻军。曾国藩河防战略失败，引咎辞职，清廷令李鸿章接任。
李鸿章趁机扩充淮军，由4万人扩展到7万人，铭军马营增加尤为迅速，在淮军28个马营7000多匹战马中，约有13营3500多匹隶属铭军。铭军负责追剿东捻军，历时三载，最后在杨州瓦窑铺将东捻军战败。清廷授予刘铭传三等轻车都尉世职，赏给白玉柄小刀等物品。刘铭传以封赏太少，告积劳成疾不能坐骑为由，请假回乡养病。在东捻军垂危之际，西捻军闻讯驰援，直逼天津。清廷惊恐，严旨不停催促刘铭传率军护卫。刘铭传向李鸿章献计，将西捻军引到黄河、运河、徒骇河之间的狭长地带，铭军在西捻军被围后与之决战，致西捻军全军覆没。刘铭传以收平西捻军的全功而晋爵一等男。
随后赴陕甘，配合左宗棠镇压回民叛乱。至陕甘后，刘铭传头伤后遗症复发，加之李鸿章保荐出任陕西巡抚未成，以“脑痛欲裂”为由，奏准获假3个月回籍休养。此时铭军已有2万人马，刘铭传推荐甘肃提督曹克忠统领。刘回家不久，铭军武毅右营士兵因不服曹克忠管理而发生哗变。因此，刘铭传以荐举非人而受革职处分。刘铭传心灰意冷，退志更坚，即在家乡大兴土木，修建庄园，修成合肥西乡的刘老圩和六安麻埠的刘新圩。
刘铭传闲居十几年中，国事日益衰败，外患也日益严重，在同一些办洋务和具有改良思想的人士交往中，其思想发生了很大变化，常常中夜彷徨，不能安眠。
1883年，中法战争爆发。已解甲归田，在乡间隐居多年的刘铭传愤然而起，准备重赴沙场，杀敌报国。清政府任命他为督办台湾事务大臣，筹备抗法，不久又授福建巡抚，加兵部尚书衔。
1884年六月，法国侵略者把战火烧到台湾海面，清廷诏令刘铭传入京，他当即上了一道《遵筹整顿海防讲求武备折》，慷慨主战。6月26日，清廷下诏，命刘铭传督办台湾军务，就在同一天，法国政府下令将驻越南的东京湾舰队和南中国海舰队混合编组，成立一支特遣舰队。
1884年7月16日，刘铭传抵达基隆，第二天即巡视要塞炮台，检查军事设施，并增筑炮台、护营，加强台北防务。在他到达基隆的第15天，战争就爆发了。
1884年8月4日，法舰直逼基隆，法军远东舰队司令孤拔和副司令利士比派一副官上岸，要求守军“于明日上午八时以前将炮台交出”，守军置之不理。5日，法舰在利比士的指挥下齐向基隆炮台猛烈开火，摧毁了清军数处炮垒及营房，守军于死伤十余人后向内地撤退。法军登陆，占领基隆港，将港内各种设施和炮台进行破坏。6日下午，法军陆战队向基隆市街搜索前进，并攻击附近高地。守军在刘铭传亲自统率下奋勇从各个方向进行反击，逐渐缩小包围圈。经过几小时的激战，法军伤亡100余人，狼狈逃回军舰，侵占基隆的计划破产了。
法军侵犯基隆首战即告失败，于是又向清政府提出新的和议条件，清政府再次拒绝。此时，法舰已有预谋地集中于福州马江，乘清军将吏相信“和谈大有进步”、丝毫不作准备之际，于23日下午发动突然袭击，把福建水师所有战舰全部击沉，然后炮轰马尾造船厂和马江沿岸各炮台。从此，法军就牢牢地掌握了台湾海峡的制海权，得以随心所欲地全力侵台。
孤拔再犯基隆。守军奋勇抵抗约两小时，伤亡百余人，最后被迫后撤。法军乘势登陆进攻，基隆港湾及周围阵地尽失，基隆市区告危。这时，法军在利士比的指挥下正进攻沪尾。刘铭传在得到大批法军猛攻沪尾，沪尾不断告急要求增援的消息后，考虑到台北府城是统帅部所在地，军资饷械集中于此，不可稍有疏虞。为保台北，沪尾重于基隆，于是决定撤离基隆，移师沪尾。法军占领基隆后，于8日又对沪尾发起进攻。利士比以战舰七艘轰击沪尾市街和各处据点，然后登陆，分几路前进。法军不惯于陆战，一进丛林，便失去了统一指挥，只得各自为战。这时，预先埋伏在各处的清军从北、东、南三个方向奋起截杀，锐不可当。在短兵相战中，守军充分发挥自己的优势展开近战，而法军却溃不成军，伤亡累累。到最后，法军弹药已罄，全线崩溃，只得奔向海滩，逃回舰上。在这场战斗中，法方自认死27名，伤49名；刘铭传在给朝廷的奏折中说：“我军阵亡哨官三员，死伤兵勇百余人，法军被斩首二十五级，枪杀三百余人。此外又俘获法兵十四名，枭首示众。”通过这次战役，法国人不得不承认：“淡水的败战突然发生，它一方面使我们看出中国兵力的强大，一方面使我们明白局势的危险。这次败战是难以补救的。”自此以后，法国舰队只能轮流在淡水河口对这个海港实施封锁，再没有能力发动进攻了。
法国新的和议条件，其中一条是法国占领基隆、淡水作为可以接受第三者调停的先决条件。由于淡水大捷，清政府断然拒绝这样的条件。为了挽救进攻受挫、和谈停顿的困境，法国侵略者宣布自10月23日起封锁台湾。法军的封锁使台湾对外贸易交通中断，生产停滞，粮饷支绌。但在这种情况下，全台军民同仇敌忾，有钱出钱，有力出力，支援前线。许多大陆大小船只，不顾风浪和被截捕的危险，采取夜航、偷渡或在东南部海岸登陆等方式，突破法军封锁线，把3000名淮军、60门钢炮、9000支步枪、200万发弹药、40只鱼雷和10万两饷银安全运到台湾。沿海地方当局也纷纷“协饷馈械，南洋最多，北洋次之”。此外，云南广西两省军队也相机向安南边境的法军阵地进攻，以为牵制。在全国上下的大力支援下，台湾终于度过了法军封锁所引起的社会经济危机，使敌人的封锁计划完全破产。
法军自淡水惨败后，即集中注意力于基隆。从11月以来，双方冲突时断时续。
1885年1月以后，战斗加剧。3月初，法军增兵大批到达，3日法军派出精锐1300余名猛扑月眉山，5日又出动2000名直攻戏台山。守军腹背受敌，抵挡不住，月眉山失守，退守基隆河南岸，河北地区悉为敌所占据。两军隔河对峙，直至战争结束。法军多次进攻，用了不少气力，而始终局促于基隆港周围一隅之地，经常受到强大守军反攻的威胁。为了摆脱进退维谷的困境，法军于3月29日向澎湖发起进攻，31日占领澎湖岛。但与此同时，法军在镇南关大败，导致茹费理内阁倒台，中国占有了极其有利的形势。清政府决定“乘胜即收”，《中法合订越南条约》在天津正式签订，中国承认越南为法国的保护国，开放蒙自、龙州两地与法国通商，法军撤出基隆、澎湖，并撤销对于中国海面的封锁。在中国军民的英勇抵抗下，法国侵占台湾的战争以失败而告结束。
1885年（光绪十一年），清廷任命刘铭传为首任台湾省巡抚。刘铭传在台湾任职期间，修建铁路，开煤矿，创办电讯，改革邮政，发展航运事业，促进台湾贸易，发展教育事业，促进了台湾近代工商业的发展，台湾防务也日益巩固。清廷加刘铭传兵部尚书衔，帮办海军军务。
1890年（光绪十六年），刘铭传因通商口岸税务问题上与外商交涉及基隆煤矿招商承办等事，遭到顽固派官僚的激烈反对和清廷的严厉申斥，忧病交加，被迫向清廷提出辞呈。次年清廷准其辞职。刘铭传怀着忧郁之心乘船离开他苦心经营7年之久的宝岛。中日甲午战争爆发后，清军溃败，清廷令刘铭传出山，刘因病重辞命。不久，《马关条约》签订的消息传来，刘铭传得知自己一生中花精力最大创置的台湾省被割让给日本，忧思郁结，口吐鲜血，于光绪二十二年一月十二日在六安刘新圩病逝。赠太子太保，谥壮肃。
刘铭传到台湾各地巡视、查勘，于1887年10月正式提出新的行政区划方案，全台行政建置定为三府、一州、十一县、四厅，从而基本奠定了台湾地方行政区划的基础。
吏治上，刘铭传努力做到赏罚分明、秉公执法，惩处了一大批贪赃枉法的官员，保荐和提拔了一大批为台湾国防和经济建设做出贡献的人才。
刘铭传充根据台湾四面环海的地理特点，刘铭传集中解决防务中炮和船两大问题。到l888年7月，刘铭传共修筑新式炮台10座，配置新式炮，以澎湖作为海防建设的重点，派水师驻扎澎湖，添购兵船，改变了台湾“水师无船”的状况。此外还创办了一批军事工业，以制造枪弹为主，兼务修理军械，对全台防军进行了整编。在筹备防务过程中，刘铭传重点在面对日本的台湾北部地区设防。
1885年秋，台湾发生未经招抚的“生番”杀害垦民事件，刘铭传决定派兵前往，“先令译人入社劝导，如肯就抚，即无需用兵”。于是各番社头目纷纷就抚。到1886年5月，“半岁之间招抚四百余社，剃发归化逾七万人”。刘铭传在奏折中写道：“民番皆朝廷赤子”，朝廷理应“一视同仁”。同年刘铭传设立抚垦总局，兼任抚垦大臣，命令地方官府对于番民“教之耕耘，使饶衣食”，发展番地生产。设置“番学堂”，招收番童入学，提高番人知识水平。他还亲自写了一首《劝番歌》，此歌通俗易懂，在“抚番”中发挥了重要的教化作用，体现了刘铭传“示威怀德、一视同仁”的团结少数民族政策。
刘铭传在任台湾巡抚期间大力兴办和整顿各种实业，其中最著名的为基隆煤矿。台湾地区盛产樟脑、硫磺。刘铭传奏请清廷于1886年先后在台北设立官脑总局、磺务总局，实行专卖制度，并一度将樟脑收购权交给商人承包。在满足本地需求之后，积极将产品向外推销，与外国争利，取得了可观的经济效益。
交通方面也发展迅速。1887年沪尾至福州川石山海底、安平至澎湖妈宫港海底电缆铺设成功，从此，台湾与大陆电讯畅通。刘铭传在此基础上设立了电报总局。同时，他还率先对旧的铺递驿站传送法进行了改革，仿效外国邮政通信的先进办法，于l888年在台北设立邮政总局，发行邮票，使台湾的邮政事业发展起来。
刘铭传于1886年在台北特设商务局，同年又在新加坡设分支机构招商局(通商局)，招募华侨商股，并将所募股金定购l0艘轮船，成立了轮船公司，与外国商轮展开竞争。
刘铭传指出修铁路不仅对加强海防有重大意义，而且可以“繁兴商务，鼓舞新机”，提议修建台湾铁路。1886年10月，他委令派驻新加坡招商局的官员招股集资，并拒绝了英国旗昌洋行愿意承办铁路的要求。他认为，铁路是国家“血脉”，断不能听任外人垄断。1887年，刘铭传在台北设立铁路总局，聘用外国技术人员担任设计、测量工作。经过将近四年的艰苦施工，台北至基隆段铁路于1891年竣工通车。台湾铁路是中国自行集资、自行兴建、自行控制的第一条铁路。
刘铭传注意开源节流，重点抓好了清赋和整顿厘金两项工作，为台湾的近代化建设提供了资金基础，台湾刚建省时，经费不能自给，需要中央的财政补贴和福建的协饷每年共80万两白银，经过刘铭传的整顿，五年后就取消了福建的协饷，并且不要中央财政的补贴了。
刘铭传大力发展近代教育，在全台各地开办了几十所书院、义学、官塾。于l887年3月兴办了一座“西学堂”，开设英文、法文、地理、历史、测绘、算术、理化等课程。当他被迫离开台湾以后，他把朝廷历年来给他的养廉银和赏银，都留在了台湾的西学堂和番学堂。
曾国藩对李鸿章评价刘铭传：“脸上有麻者帅才也！”
台湾被日本占据后，林朝栋仍然穿华装不归日，说：“吾不忍负刘公也！”
台湾学者称刘铭传为“理台政治家第一人，其功业足与台湾垂不朽矣”！有学者称他为台湾洋务运动之父和台湾近代化之父。
台湾史学家连横：台湾三百年间，吏才不少，而能长治立策者，厥维两人：曰陈参军永华，曰刘巡抚铭传，是皆有大勋劳于国家者也。永华以王佐之才，当艰危之局，其行事若诸葛武侯。而铭传则管、商之流亚也，顾不获成其志，中道以去，此则台人之不幸。然溯其功业，足与台湾不朽矣！
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