刘汝翼历任隆平主簿、白马令；其祖刘伸，不乐仕进，以财雄乡里，喜周济急困；其父刘时昌，大定初律学出身，曾任孟州军事判官等职。
汝翼贞祐四年（1216)丙子科以经义第一及第，特授儒林郎、克州（治所在今山东克州县）录事。寻，守母丧。期满，借注卢氏（今河南卢氏县）主簿。入朝为尚书省掇，迁同知嵩州（治所在今河南嵩县西南）军事，兼阳翟县（即今河南禹县）令。任满调洛阳令。召为户部主事。
正大八年（1231)，超迁同知汝州（治所在今河南临汝县东）防御使事，留为户部员外郎。官至太中大夫，世袭轻车都尉，封彭城郡开国伯，食邑七万户，赐紫金鱼袋。宋淳祐十二年（1252)冬，以疾卒于燕京（今北京市）私第，终年66岁。