1906年，受孙中山先生的委派，刘公秘密回国，参加起义。因为泄密，起义失败。为了躲避军警追捕，刘公不得不再次东渡日本。此时，刘公因深度近视，不宜习武，只好转入东京明治大学攻读政治经济学。1907年，刘公等进步人士在东京发起成立共进会，后被推选为第三任总理。1910年秋，刘公携带十八星旗（代表十八行政省）、革命文告和重要书籍回国，图谋大事。

刘公回国后，与杨玉如等共进会骨干创办《楚风报》。刘公同时主持共进会的日常工作。

辛亥武昌起义前夕，中国的各种社会矛盾日益激化，人民群众的反抗斗争持续不断，革命党人不断发动武装起义。其中，以四川的保路运动最为激烈。

清廷为扑灭四川的人民起义，派出大臣端方率领部分湖北新军入川镇压，致使清军在湖北的防御力量减弱，革命党人遂决定抓住良机，在武昌发动起义。1911年9月14日，文学社和共进会在同盟会的推动下，建立了统一的起义领导机构，联合反清。然而，起义部队没有任何活动经费，枪支弹药奇缺。于是，刘公又一次主动担起筹集经费的重任。

首义成功，作为元勋，刘公被推举为湖北军政府总监察，后主持宪法起草委员会，起草制定了《鄂州约法》。

武昌组织北伐军时，刘公主动请缨，任北伐左军总司令兼河南安抚使。1912年3月20日，统帅左军本部抵达襄阳，扩充实力，积极准备北上。

1913年7月，“二次革命”爆发，刘公借故赴上海，通电讨伐袁世凯，并在汉口组织武装力量。

1916年6月，袁世凯在全国一片声讨中死去，黎元洪继任大总统，刘公任总统府高等顾问。

1918年1月4日，沐鄂陕三省联军司令部在襄阳成立，参谋长李寅宾托病住进医院，刘公接任参谋长职务。不久，北洋陆军第三师师长吴佩孚和南阳镇守使吴庆桐两路合击，进犯襄阳，激战半月，终因势单力薄，刘公于1月24日夜率部出襄阳西门，撤离至南漳，从此转战于川鄂边界的丛山峻岭之中。在恶劣的战争环境中，刘公一直抱病工作，后因肺病日益加重，不得不离开战场，赴上海就医。

荆襄受挫后，联军的一个团长赵荣华投靠北洋军阀，后任襄樊警备司令，对刘公极端仇恨，派人来到刘公的家乡大旺洲，杀人劫物，毁坏庄园。刘公得知赵荣华恶行，整日心情郁闷，受国事家事的困扰，刘公的病情日益加重。1920年4月12日，含恨辞世，时年40岁。

1922年，大总统黎元洪追任刘公为陆军上将。1928年10月21日，由湖北省政府主持，刘公的遗骨公葬于武昌卓刀泉寺后山之阴。墓地正面是碑亭，上刻“武昌辛亥首义元勋刘公仲文先生之墓”，碑座正面是林森书写的“浩气长存”四字，左边是胡汉民题写的《刘公传略》，右边是李书城题写的《墓志铭》。

1941年1月10日，国民政府明令襄扬刘公。