En 1928, Liu Xiyao se mudó a Nanjing con sus padres y estudió en la escuela secundaria Zhongying.

En 1937, presentó una petición en la tercera sesión plenaria del comité central del Kuomintang llamando a toda la nación a unirse en la Guerra de Resistencia.

En el mismo año, fue presentado por Tao Zhu y se unió al Partido Comunista de China.

Viceministro del segundo Ministerio de industria de maquinaria y vicesecretario del comité del partido, durante el cual fue directamente responsable del experimento de la primera bomba atómica de China en Lop Nur en 1964.

Fue transferido para ser secretario del comité provincial de Sichuan del Partido Comunista de China (había un primer secretario en ese momento) y vicegobernador del gobierno popular provincial de Sichuan.