建元六年（公元前135年），天空出现彗星，他的宾客就向刘安游说道：“以前，吴王刘濞起兵时，彗星出现，长几尺，尚且流血千里，如今彗星贯穿天空，恐怕天下将有大规模战事发生。”刘安认为说得有道理，就加紧制造作战用的武器，积聚金钱和粮草。
一个名叫雷被的郎中得罪了淮南王的太子刘迁。当时，汉武帝正颁下诏书，想让有志参军报国的人到长安来应征，于是雷被表示愿意参军去打匈奴。因刘迁在淮南王面前说了雷被的坏话，所以刘安将雷被训斥了一顿，不让他参加攻打匈奴的军队，以防止其他人效法。就在这一年，雷被逃到长安，上书朝廷表白自己的冤情。汉武帝将此事交给廷尉处理，因牵连到淮南王，公卿请求将刘安逮捕治罪。太子刘迁定计，让武艺高强、心狠手辣的勇士穿着卫兵的服装，手持长戟站在淮南王刘安身边，如果朝廷派来的使者想将淮南王治罪，就立即将其刺杀，然后举兵反叛。汉武帝派中尉段宏到淮南王处询问有关情况，淮南王见段宏神色平和，没有逮捕他的意思也就没有采取行动进行反叛。公卿大臣奏称：“刘安拒绝有志抗击匈奴的壮士的请求，是犯了阻碍圣旨的大罪，应当众斩首。”汉武帝下诏削去淮南国的两个县。事后，刘安自怨自艾说：“我做仁义之事，反而被削减封地。”他以此为耻，因而越发加紧了谋反的准备。
刘安与衡山王刘赐互相指责，在礼节上，互相不能相容。刘赐听说刘安有反叛朝廷的打算，害怕被刘安吞并，于是也结交宾客，准备武器，打算在淮南王攻打长安之后，就发兵攻下长江、淮河之间的地区。衡山王王后徐来到刘赐面前诋毁太子刘爽，企图废掉刘爽以改立刘爽之弟刘孝为太子。刘赐囚禁了刘爽，将衡山王印信交给刘孝，命刘孝延揽宾客。前来投靠的宾客们隐约了解到刘安、刘赐的谋反计划，便日夜劝刘赐起事。于是，刘赐命刘考门下宾客江都人枚赫、陈喜制造战车，锻造弓箭，雕刻天子印玺和文武官员的印信。这年秋季，刘赐照例应入朝拜见皇帝，途经淮南国。刘安本是刘赐的兄长，他盛情款待刘赐，两人相见甚欢，畅饮交谈，不知不觉间消除了以往的隔阂。两王反叛朝廷的意思一拍即合，约定共同起事。于是，刘赐上书朝廷，借口有病，不肯入朝。汉武帝赐书信给他，允许他不来朝见。
淮南王刘安同他的门客左吴等日夜准备，察看地图，部署进兵的路线。刘安派往朝廷的使者从长安回来，谎称“皇上没有儿子，而且朝政腐败”，他非常高兴。
刘安召来中郎伍被，与他商议有关谋反之事，伍被说道：“大王您怎么能有这种亡国的言论呢？我好像已经看到王宫中生满荆棘，露水打湿人衣服的凄惨景象了！”刘安大怒，将伍被的父母逮捕，囚禁起来。三个月后，刘安又将伍被召来询问他对谋反一事的看法，伍被说：当初秦朝无道，极为奢侈暴虐，绝大多数的百姓都希望反抗秦朝的暴虐统治。高皇帝在行伍中崛起，最终成为天子，这是因为利用了对方的缺点，把握了时机，趁秦朝土崩瓦解的机会而起。如今大王见到高皇帝得天下容易，却单单不看前不久七国之乱，的吴、楚吗？
吴王刘濞统辖着四个郡的地方，国家富强，人口众多，经过周密计划、充分准备，然后才兴兵西进。然而为什么大梁一战失败，向东逃亡，本人身死，祭祀灭绝？这是因为他逆天行事，不懂得时势。现在，大王的兵力还不到吴、楚的十分之一，而天下的形势却比吴、楚兴兵时安定一万倍。大王不听我的劝告，马上就会看到您丢掉千乘之国的王位，接到赐死的命令，先于群臣死在东宫的惨景。刘安听了，有所感悟，流着眼泪站了起来。
刘安有一个庶出的儿子刘不害，年龄最大，刘安不喜欢他，王后不把他当儿子看待，太子刘迁也不把他视为兄弟。刘不害有一个儿子刘建，才高而气盛，经常对刘迁心怀不满。他悄悄地派人将刘迁曾企图刺杀朝廷命官的事件上报朝廷，汉武帝知道后，大为震怒，立刻下旨将此事交给廷尉处理。
刘安很害怕，想举兵，又一次和伍被商量：“先生认为当初吴王兴兵造反，是对呢，还定不对呢？”伍被道：“不对。我听说吴王后来很后悔，希望大王不要像吴王那样。”刘安说道：“吴王哪里懂得什么叫造反。当初朝廷的将领一天中有四十多人经过成皋。如今我截断成皋的通道，占据了三川的险要之地，再征召崤山以东的兵马，有充足的准备来发动政变，左吴、赵贤、朱骄如等都认为可以有九成把握，只有您认为有祸无福，这是为什么呢？难道真会像你说的那样，不可能侥幸成功吗？”伍被回答说：“如果大王一定要出兵的话，我有一计，当今各封国国君对朝廷都没有二心，老百姓也没有怨恨的想法。大王可以伪造丞相、御史的奏章，请求皇上将各郡、国的豪杰之士和殷实富户迁到朔方郡，大量征发士兵，命令他们限期到达。再伪造诏狱之书，声言要逮捕各封国的太子和宠臣。如此一来，就会导致百姓怨恨，诸侯恐惧，然后再派遣能言善道之人到各地游说，或许可以侥幸有十分之一的希望吧！”刘安道：“这是可以的。不过，我觉得用不着这么麻烦。”
于是，刘安伪造了皇帝印玺和丞相、御史大夫、将军、军吏、中二千石及周围各郡太守、都尉的印信，并伪造了朝廷使者的符节。又派人假装在淮南国犯罪而西逃长安，投到大将军卫青门下，一旦发兵，马上将卫青刺死。刘安说：“朝廷大臣中，只有汲黯喜欢犯颜直谏，能够严守臣节，为忠义而死，难以迷惑，至于游说丞相公孙弘等人，就如同去掉物件上的尘土或徭掉树枝上的枯叶一样容易。”
刘安准备调动本国的军队，又担心丞相和二千石官员不肯顺从配合，便与伍被商议，想先将丞相和二千石官员杀掉，同时打算派人身穿边境士兵的服装，手持告急文书从东边赶来，高喊：“南越国的军队就要攻入我国边界了！”想以此为借口起兵。
恰在此时，廷尉前来逮捕淮南国太子刘迁。刘安听到消息后，同刘迁密谋，召相和二千石官员前来，企图杀死他们，起兵造反。但只有丞相一人应召前来，内史、史尉却都没有来。刘安觉得光杀相一人没有什么用处，就放他走了。刘安犹豫不决，不敢立刻起兵叛乱，太子刘迁穷途末路，挥剑自杀，但是没有死成。
伍被自己前往廷尉那里，告发与刘安图谋反叛的过程。廷尉于是派人逮捕了淮南国太子和王后，并且包围王宫，将在淮南国内准备与淮南王一道谋反的所有宾客全部抓起来。取得谋反证据后，奏报朝廷。汉武帝命公卿处治刘安党羽，派宗正手持皇帝符节前往淮南国处治刘安。没等宗正到来，刘安便自刎而死。于是，宗正将淮南王后荼、太子刘迁处死，所有参与谋反计划的人一律灭族。
汉武帝因伍被的言论中曾多次赞美朝廷，起初不想杀他。廷尉张汤说：“是伍被首先为淮南王作谋反计划，他罪不能赦。”于是伍被被杀。侍中庄助平常与淮南王关系密切，两人曾私下议论事情，淮南王还曾送给庄助许多钱物。汉武帝认为这是小罪，没必要杀他。但张汤坚持要杀，认为：“庄助出入宫廷是皇上的心腹之臣，却外与诸侯私交到如此地步，如不杀庄助，今后类似的事情就不能禁止。”庄助终于被当众斩首。
衡山王刘赐上奏朝廷，请求废掉太子刘爽，另立刘爽的弟弟刘孝为太子。刘爽听到消息后，立即派他的亲信白赢到长安上书朝廷，揭发“刘孝未经朝廷允许，私自制造兵车、锻铸箭矢，还和他父亲的姬妾通奸”等罪状，想除掉刘孝。正好主管官员在逮捕参与淮南王谋反计划的人时，在刘孝家中抓到陈喜，于是参劾刘孝私自窝藏陈喜。刘孝听说法令规定“先行自首的，可以免除罪责”，便自己先向朝廷告发了共同密谋反判的枚赫、陈喜等人。公卿大臣奏请汉武帝逮捕衡山王治罪，衡山王自刎而死，王后徐来、太子刘爽及刘孝都被当众斩首，参与谋反计划的人一律灭族。
当淮南王刘安密谋反叛时，胶东王刘寄听到风声，曾在暗中作战争准备。在廷尉处置刘安谋叛事件时，发现有些犯人的口供牵涉到了刘寄反叛的活动。事发后，刘寄担惊受怕，身染重病而死，临死前也不敢指定继承人。刘寄的母亲王夫人就是皇太后的妹妹，与汉武帝关系最亲。汉武帝听说后很怜悯他，立他的大儿子刘贤为胶东王，又封刘寄生前最宠爱的小儿子刘庆为六安王，将原来衡山王辖地划归他所有。