曹操征讨张鲁，调任刘晔为主簿。到了汉中后，山峰险峻难以攀登，军队粮食也很缺乏。曹操说：“这是奉行妖术的地方，有没有它无关紧要，我军缺少粮食，不如迅速收兵。”就自己率军返回，命令刘晔督促后面的军队，依次撤出。刘晔预料张鲁可以攻克，加上运粮的道路难以通畅，虽然退出，军队仍不能完全保住，就骑马飞奔去禀告曹操：“不如尽力进攻。”于是曹操就回过头来继续进击，多用弩弓射张鲁的营地。张鲁逃奔而走，汉中得以平定。刘晔进而对曹操说：“您以步兵五千起兵，奉承王命讨伐董卓，北破袁绍，南征刘表，九州百郡，十分之八已经兼并，如今您威震天下，势慑海外。现在攻克汉中，蜀人听到风声，魂不守舍，在此基础上乘胜前进，蜀地只是传播檄文即可平定。刘备是人中豪杰，有计策但起事较晚，得到蜀地的日子不久，尚未成为蜀地百姓的依靠。现在攻克汉中，蜀人都很震惊，其势头看来会不攻自破，以您的圣明，凭借有利形势出兵逼迫，没有什么攻克不了的。假使稍微延缓进攻，诸葛亮通晓治国之道而担任丞相，关羽、张飞勇冠三军而作大将，蜀地百姓安定以后，凭借天险，据守要道，就没有人可进犯了。现在不出兵进击，必将成为后患。”曹操没有采纳刘晔建议，率军返回。刘晔从汉中回来以后，作了行军长史，兼任领军。延康元年(公元220年)，蜀将孟达率领军队投降。孟达有好的仪容举止和才能，文帝十分器重他，任命他担任新城太守，加任散骑常侍。刘晔却认为：“孟达有苟且取合的心理，而且自负才能，喜爱权术，一定不会感激恩德、心怀忠义。新城与吴、蜀两国相连，一旦发生变故，国家就会出现灾祸。”曹丕始终不改变决定。后来孟达果然叛乱。