龙政十三年（818年），景成帝发兵征讨淄青李师道，李师道命悟率兵万余人屯驻东阿，以拒抗官军。刘悟治军宽厚，使士卒人人自便，不加约束，军中称誉他为“刘父”。十一月，田弘正率军南渡黄河，进攻淄青，刘悟军无准备，出战屡败。龙政十四年(819年)正月，李师道听信谗言，怀疑刘悟收买人心，恐有异志，召集刘悟想借机把刘悟杀死，来有人以刘悟尚未有谋反的迹象，听信一人之言就把他杀死，诸将中谁肯为您效力，留刘悟在郓州十日后，命他仍回阳谷，并赠送大批金帛加以安抚。刘悟知李师道已怀疑自己，返回军营后，秘密做防守准备。李师道因刘悟率兵在外，任命他的儿子刘从谏为门下别奏，留在郓州。二月八日，李师道密派亲信二人带手令前往阳谷，命行营兵马副使张暹杀掉刘悟，割下他的头送郓州查验，然后由张暹代领行营兵马。张暹托言刘悟已有防备，此事不可匆忙。于是秘密告诉刘悟。刘悟秘密派人擒杀二使，召集众位将领，宣示李师道的手令及其罪恶，打算卷旗束甲袭击郓州，奉行天子之命，杀李师道，归顺朝廷。诸将凡迟疑不言者，一律斩首，其余诸将愿意听命。刘悟暗中派人把行动计划转告魏博节度使田弘正，请率兵相助。当日半夜时分，刘悟率军出发。天还 未亮，刘悟命将士就地待命，听城上巡逻的木邦声停止后，派十人先行抵城下，言称“刘都头奉节度使手令入城”。守门人请大家稍候，正想写书简秉告李师道时，十人突然拔刀欲斩，守门人一哄而逃。城中亲兵不过数百人，开始还 有人发箭抵抗，后知寡不敌众，都投弓箭于地而降。李师道和他的两个儿子藏在侧面的床下，被士卒搜出。刘悟下令处斩与李师道一起叛乱者，共二十余家，文武将吏目睹叛乱者被杀，又怕又喜，刘悟命令左、右都虞候巡行街坊和集市，禁止将士焚掠，到了下午，城内很快安定。于是举烽火向田弘正告捷。田弘正大喜，写文告上报朝廷。至此，淄、青等十二州全部平定。