刘震东在东北军界供职期间，历任文书、排、连、营、团、旅、师长、第三四方面联合军后方警备司令。九一八事变发生后，刘在辽北、吉林、赤峰、开鲁一带组织抗日队伍，自任东北抗日义勇军第五军团总指挥。

刘震东在少年时代曾读过几年私塾，学习成绩优异，得到老师的赞赏。后因生活所迫辍学，随父做木工，1917年2月入县立师范传习所，1918年3月毕业，在沂水县衙做事。为穷人写状子告权贵，被迫闯关东。时值二十五岁他背井离乡只身逃荒去东北。开始在辽宁省的大连、沈阳一带，以卖字和为人代写快信糊口。后经人介绍入奉军为上士文书。由于他有一定的文化基础，办事机谨，被选送军校，与张学良同年入东北陆军讲武堂，毕业后升任排、连、营、团长等职。

一九二五年十一月间，奉军第三军军长郭松龄，不满张作霖、杨宇霆的专横统治和同日本勾结，秘密与冯玉祥结合，组织了东北国民军司令部，刘震东为郭松龄第五旅旅长（少将）。郭松龄倒戈失败后，由于张学良的说项，刘保住官阶，1926年南口之役，刘震东指挥作战勇猛，战功颇著。时任东北陆军步兵第34旅少将旅长。

同年12月，又率部突破西北军韩复榘、石友三等部设防的平地泉、丰镇一线，相继占领包头、五原。

1927年4月因功升任东北陆军步兵第15师中将师长。

10至12月，晋奉矛盾加剧，在河南展开混战。刘被任命为第三四方面联合军后方警备总司令。 

一九二八年七月，刘震东入北平陆军大学，为第八期学员，任班长。因他学习有方，常识罗广，学员中曾有这样的赞语：医卜星相高仁绂，上下威信刘震东。在此期间，他结识了李宗仁、卫立煌等人。一九三O年于陆大毕业，回东北军供职，任东北陆军军事训练委员会中将主任参事。

一九三一年“九·一八”事变后，由于当局寄希望国联调解，采取不抵抗政策，奉军

撤入关内。但也有一部分官兵，出于民族义愤，自动留在东北坚持抗日，刘震东就在其中。开始，他任东北民众救国会（阎保航组建的爱国抗日群众团体）第四军团总指挥，一九三二年成立抗日义勇军第五军团，任总指挥；转战于辽北、热河、察哈尔一带，在开鲁、喜峰口等地与日军顽强作战，他的战迹和照片曾分别刊登在当时的《时事报》、《东方杂志》、美国《时代周刊》和《病态半月刊》等报刊上。在开鲁战役中他头部负伤，但仍带伤坚持军务指挥战役。

一九三三年五月，以冯玉祥、吉鸿昌为首；在察哈尔组织了察哈尔民众抗日同盟军，刘震东同邓文、李忠义等人当即给冯玉祥发出了贺电，率部参加了抗日同盟军，并立刻听命投入收复失地战斗。同盟军被蒋介石强行解散后，刘震东任军委会北平分会训练委员会办公厅中将主任。 

一九三五年冬，刘震东随张学良去西安供职，任西北总司令部中将参议兼“督剿”专员。西安事变后，任军委会委员长西安行营参议兼总务处少将代处长。在这期间，他结识了一些进步人士，如潘汉年、车向忱等人。

西安事变时，刘震东是调解人，他奔走和平成了当时报纸的大标题。事变后，张学良被扣，他情绪消沉，常在家中写字、作画、学俄语。

一九三七年“七·七”事变后，日本帝国主义侵华战争全面爆发，刘震东心系国家安危、坐卧不安，致电何应钦请战，何不作答，遂挂冠经直到南京当局请缨抗日，在刘的多次坚决请求下，终被派到第五战区（驻徐州）李宗仁将军麾下听调，任命他为第五战区高参兼第二路抗日游击纵队司令，只拨给少量的手雷、饭盒，人员自己募集。为了抗日，刘毅然地担当起了这一重任，立即在徐州张榜招募兵员，并迅速派人到沂南老家招兵和筹集军饷。为此，他还给许多亲友写信求助，其中一封家信中写到：“没有国，就没有家，国难当头，先国后家。”为了抗日要“毁家纾国难”。同时致函给其三弟震亚（当时在西安），令他到西安八路军办事处请求派政工干部到第二路游击队工作。他写信给董必武要求派政工干部的信，在“文革”之前还展在西安八路军办事处故址中。经过两个来月的积极筹划，这支游击队发展到四百余人。 

在第五战区第二路游击纵队的成员中，有来自前五十一军少校参谋王再天（中共地下党员）有来自平、津的学生（内有中共地下党员和民先队员），杨士法、萧方洲、李向群、刘及武等人，有来自各界的进步人士徐眉生、彭畏三、耿光波、路雨亭等人，有来自胶东、鲁北、鲁南和苏北等地的群众武装。以上几部分人员是游击队的基本力量。但他们的武器弹药严重不足，多数缺乏实战经验。另外，还有国民党军队的散兵以及当地的青红帮。大家为了抗日这一大目标，保卫自己的家乡，汇集到一起来了。刘为指挥这样一支真正的抗日队伍而感到自豪和兴奋。“游击队刘司令”的名字从此也就“威名远震”了。 

一九三八年初，该游击队从徐州等地汇集到江苏的新安镇（今新沂）经过短期整训以后就向山东进发。刘震东偕同政治部副主任徐眉生和有关人员，先期到达鲁东南的莒县。对当地的土顽进行了清理和收编，为后续部队扫平了道路，对部队给养和人员扩充又作了一番工作，同时对当地政府进行了争取工作，莒县县长许树声及他所领导的县大队，从开始不排斥、刁难刘震东，到后来也未公开干预，游击队司令部就驻扎在县政府的西邻。 

当时抗日游击队曾派青年师生徐子干、李福生等二十余人分赴下乡宣传抗日，后来这些人多数成为抗日骨干。

游击队要打仗，还要做许多细致的工作，在第五战区内军统组织对这支游击队并不放心，遂派人到该队进行监视和控制活动，由于刘震东等人与其巧妙的周旋，他们的算计未能如愿。

刘震东在西安任职时常与进步人士和共产党人接触，对共产党倡导的游击战术非常赞许，曾号召所部学习游击队战术。后来由于突然变化的情况，他打游击的愿望未能付诸实践。

一九三八年二月十七日，日寇坂垣第五师团一部配合汉奸武装共五六千余人南犯莒县、沂水等地。刘震东奉命率部前往莒县阻敌、扰敌。二月二十一日行悉，日寇精锐主力板垣师团田野支队在飞机、大炮、装甲车等重型火器的支援下，企图当晚强占莒县城，莒县县长许树声闻讯，已将县大队撤出城外，弃城南逃，方圆五六公里，人口二三十万偌大的莒县县城几乎已成一座空城，而奉令守土有责的四十军还未能及时赶到，在这紧急关头，第五战区命令刘震东部担任短时间的守城任务，刘不畏强敌，欣然受命。二月二十一日傍晚，后继部队在参谋长王再天带领下，开进莒县县城。刘震东将军毅然率部四百余众坚守莒县，刘亲往各处察看地形和布防，进行战地动员，指出：莒县 战役在徐州会战中的重要意义，关系到台儿庄决战的成败。提出了“誓与莒城共存亡”的口号。当时城墙上岗位，约百公尺一人，而又无人再及时更换，被刘将军戏称：“是乃空城一计也”。天寒、腹肌、迎风孤立，政治委员萧方洲担心没有办法去安慰战士，但是，战士们的精神出人意外的兴奋，原来他们曾经目睹日寇杀人放火，耳听过同胞悲惨痛苦的呼叫，手中有武器，早就盼望奋勇杀敌！午夜，四十军两个团的兵力在旅长朱家麟带领下赶到莒城，二二九团进城防守，二三O团在城西外钳制。许树声的县大队也被截回，同时沈鸿烈率领海军陆战队一部集结莒县。为协调全部兵力，刘震东将军被推任为前敌总指挥，朱家麟旅长为副总指挥。此时，又重新部署了兵力，严阵以待，迎击来犯之敌。 

一九三八年二月二十二日凌晨，日军板垣师团以重兵围困莒县县城。刘震东将军亲上前线指挥作战，用抗战必胜、为国杀敌，捐躯光荣的道理，鼓舞将士，勉励他们奋勇杀敌，报效祖国。他指导部队避开敌人进攻前猛烈炮火的袭击，狠狠打击冲锋的日寇。他嘱咐战士：“要注意！要沉着！不到一枪打一个的时候，决不发枪。”我抗日官兵见到将军这样英勇善战，个个勇气倍增，决心奋勇杀敌，誓与侵略者血战到底，誓死坚守阵地。抗日将士冒着日寇重炮雨点似的狂轰和飞机猛烈的滥炸，坚守不退；日伪军在炮火和机枪掩护下蜂拥攻城。刘将军指挥若定，率部奋勇抵抗，专打近敌，使敌军伤亡甚多，日寇多次进攻均被击溃，阵地前躺满了敌人的尸体。刘将军见敌败退，一面请上级增派援兵，一面组织两个营的敢死队，冲出南门，分东、西两路迂回到敌后，包抄敌南城外高地火炮阵地及溃逃的日军，发起突然攻击，予敌以重大杀伤。板垣见状恼羞成怒，指挥日军再次以更疯狂猛烈炮火轰炸莒县北城，用重炮集中轰炸城墙，不久，北城一段被敌炮火轰毁，敌一部登上北城墙，架机枪向守军猛烈扫射。城西北角被敌人攻破，刘闻讯，跑步到现场指挥，率军与日寇作近距离搏斗，奋勇厮杀，反复争斗，战况之惨烈，惊心动魄，日寇又被我英勇的抗日将士打得落花流水，狼狈逃窜，我军终将失守的阵地夺回。日军大批增援部队陆续赶到，与刘将军的部队发生激战。我军援兵因桥梁被破坏，无法赶到。刘将军身陷危局，但他仍率部队拼死抵抗，宁死不屈，奋勇杀敌。刘将军在城墙上临阵指挥，鼓舞士气，置个人安危于不顾，日寇炮弹打在将军身边爆炸，不幸头部、腹部中弹，壮烈殉国。时年四十五岁。守城部队在刘震东将军大无畏精神鼓舞下，更加奋勇杀敌，激战两日，终因力量过于悬殊，战员损失过半，弹药耗尽，在旅长和参谋长带领下主动撤离。