1920年1月,刘天章和杨钟健等人将陕西旅京学生团改名为旅京陕西学生联合会,创办《秦钟》月刊传播新文化、新思想。1920年春,参加北大马克思学说研究会。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,并创立了进步团体——共进社。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,刘天章弃文从戎,到国民军第二军胡景毅部所在地河南开封创办学生军。1925年秋,刘天章任中共豫陕区委委员兼军委委员,与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。同年7月8日,被国民党反动当局扣押。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,先后在吕梁地区建立了两支红军游击队。1931年7月4日,刘天章参与组织国民党高桂滋部武装起义,成立了工农红军第二十四军,并协助地方党组织建立了阜平县苏维埃政府。
1931年10月21日,刘天章等因叛徒出卖被捕,在狱中坚贞不屈。1931年11月13日,刘天章在太原英勇就义,时年38岁。他的战友赵九鹏赋诗纪念他:“赫光死奋勇,天章受酷刑。火链盘腰烧,凛然贯长虹。”
据新华社西安8月6日电