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東晉太元二年（[[377年]]）以驍勇應選為參軍，戰無不捷，號北府兵。[[肥水之戰]]時，他統精兵五千，直趨洛澗，摧敗秦軍前鋒。功升龍驤將軍。後隨謝玄北伐。隆安元年（[[397年]]），[[王恭]]討[[王國寶]]，以劉牢之為軍府司馬。次年[[司馬元顯]]收買劉牢之，擊潰王恭，後任都督兗、青、冀、幽、並、徐、揚諸州軍事。元興元年（[[402年]]）又率兵投降[[桓玄]]。桓玄為翦除北府兵將領，奪劉牢之兵權，遂自縊死。