刘怀珍，字道玉，平原人，汉胶东康王寄后也。祖昶，宋武帝平齐，以为青州治中，至员外常侍。伯父奉伯，宋世为陈南顿二郡太守。怀珍幼随奉伯至寿阳，豫州刺史赵伯符出猎，百姓聚观，怀珍独避不视，奉伯异之，曰："此儿方兴吾宗。"本州辟主簿。元嘉二十八年，亡命司马顺则聚党东阳，州遣怀珍将数千人掩讨平之。宋文帝召问破贼事状，怀珍让功不肯当，亲人怪问焉，怀珍曰："昔国子尼耻陈河间之级，吾岂能论邦域之捷哉！"时人称之。
江夏王义恭出镇盱眙，道遇怀珍，以应对见重，取为骠骑长兼墨曹行参军。寻除振武将军、长广太守。孝建初，为义恭大司马参军、直阁将军。怀珍北州旧姓，门附殷积，启上门生千人充宿卫。孝武大惊，召取青、冀豪家私附得数千人，土人怨之。随府转太宰参军。大明二年，虏围泗口城，青州刺史颜师伯请援。孝武遣怀珍将步骑数千赴之，于麋沟湖与虏战，破七城。拜建武将军、乐陵河间二郡太守，赐爵广晋县侯。明年，怀珍启求还，孝武答曰："边维须才，未宜陈请。"竟陵王诞反，郡豪民王弼劝怀珍应之，怀珍斩弼以闻。孝武大喜，除豫章王子尚车骑参军，加龙骧将军。
泰始初，除宁朔将军、东安东莞二郡太守，率龙骧将军王敬则、姜产步骑五千讨寿阳。庐江太守王仲子南奔，贼遣伪庐江太守刘道蔚五千人顿建武涧，筑三城。怀珍遣军主段僧爱等马步三百余人掩击斩之。引军至晋熙，伪太守阎湛拒守，刘子勋遣将王仲虬步卒万人救之，怀珍遣马步三千人袭击仲虬，大破之于莫邪山，遂进寿阳。又遣王敬则破殷琰将刘从等四垒于横塘死虎，怀珍等乘胜逐北，顿寿春长逻门。宋明帝嘉其功，除羽林监、屯骑校尉，将军如故。怀珍请先平贼，辞让不受。建安王休仁浓湖与贼相持，久未决。明帝召怀珍还，拜前将军，加辅国将军，领军向青山助击刘胡，事平，除游击将军，辅国将军如故。
青州刺史沈文秀拒命，明帝遣其弟文炳宣喻，使怀珍领马步三千人随文炳俱行。未至，薛安都引虏，徐、兖已没，张永、沈攸之于彭城大败。敕怀珍步从盱眙自淮阴济淮救永等，而官军为虏所逐，相继奔归，怀珍乃还。三年春，敕怀珍权镇山阳。先是明帝遣青州刺史明僧暠北征，僧暠遣将于王城筑垒，以逼沈文秀，堑壁未立，为文秀所破，仍进攻僧暠。帝使怀珍率龙骧将军王广之五百骑，步卒二千人沿海救援，至东海，而僧暠已退保东莱。怀珍进据朐城，众心忷惧，或欲且保郁州。怀珍谓众曰："卿等传文秀厚赂胡师，规为外援，察其徒党，何能必就左衽。齐士庶见于名义积叶，声介一驰，东莱可飞书而下，何容阻军缓迈止于此邪？"遂进至黔陬。伪高密、平昌二郡太守溃走，怀珍达朝廷意，送致文炳，文秀终不从命，焚烧郭邑。百姓闻怀珍至，皆喜。伪长广太守刘桃根领数千人戍不其城，怀珍引军次洋水。众皆曰："文秀今游骑满境内，宜坚壁伺隙。"怀珍曰："今众少粮单，我悬彼固，政宜简精锐，掩其不备耳。"遣王广之将百骑袭陷其城，桃根走。伪东莱太守鞠延僧数百人据城，劫留高丽献使。怀珍又遣宁朔将军明庆符与广之击降延僧，遣高丽使诣京师。文秀闻诸城皆败，乃遣使张灵硕请降，怀珍乃还。
其秋，虏遂侵齐，围历城、梁邹二城，游骑至东阳，扰动百姓。冀州刺史崔道固、兖州刺史刘休宾告急。休宾，怀珍从弟也。朝廷以怀珍为使持节、都督徐兖二州军事、辅国将军、平胡中郎将、徐州刺史，封艾县侯，邑四百户，督水步四十余军赴救。二城既没，乃止。改授宁朔将军、竟陵太守，转巴陵王征西司马，领南义阳太守。建平王景素为荆州，仍徙右军司马，迁南郡太守，加宁朔将军。明帝手诏怀珍曰："卿性忠谠，平所仗赖。在彼与年少共事，不可深存受益。景素儿乃佳，但不能接物，颇亦堕事，卿每谏之。"怀珍奉旨。帝寝疾，又诏怀珍曰："卿不应乃作景素佐，才旧所寄，今征卿参二卫直。"会帝崩，乃为安成王抚军司马，领南高平太守。
朝廷疑桂阳王休范，中书舍人王道隆宣旨，以怀珍为冠军将军、豫章太守。怀珍曰："休范须有祸萌，安敢便发，若终为寇，必请奉律吞之。今者赐使，恐成猜迫。"固请不就，乃除黄门郎，领虎贲中郎将、青州大中正。桂阳反，加怀珍前将军，守石头。为使持节、督豫司二州郢州之西阳军事、冠军将军、豫州刺史。建平王景素反，怀珍遣子灵哲领兵赴京师。升明元年，进号征虏将军。
沈攸之在荆楚，朝议疑惑，怀珍遣冗从仆射张护使郢，致诚于世祖，并陈计策。及攸之起兵，众谓当沿流直下，怀珍谓僚佐曰："攸之矜躁夙著，虐加楚服，必当阻兵中流，声劫幼主。不敢长驱决胜明矣。"遣子灵哲领马步数千人卫京师。攸之遣使许天保说结怀珍，怀珍斩之，送首于太祖。太祖送示攸之。进号左将军，徙封中宿县侯，增邑六百户。攸之围郢城，怀珍遣建宁太守张谟、游击将军裴仲穆统蛮汉军万人出西阳，破贼前锋公孙方平军数千人，收其器甲。进平南将军，增督南豫、北徐二州，增邑为千户。
初，孝武世，太祖为舍人，怀珍为直阁，相遇早旧。怀珍假还青州，上有白骢马，啮人，不可骑，送与怀珍别。怀珍报上百匹绢。或谓怀珍曰："萧君此马不中骑，是以与君耳。君报百匹，不亦多乎？"怀珍曰："萧君局量堂堂，宁应负人此绢。吾方欲以身名托之，岂计钱物多少。"太祖辅政，以怀珍内资未多，二年冬，征为都官尚书，领前军将军，以第四子宁朔将军晃代为豫州刺史。或疑怀珍不受代，太祖曰："我布衣时，怀珍便推怀投款，况在今日，宁当有异？"晃发经日，而疑论不止。上乃遣军主房灵民领百骑追送晃，谓灵民曰："论者谓怀珍必有异同，我期之有素，必不应尔。卿是其乡里，故遣卿行，非唯卫新，亦以迎故也。"怀珍还，仍授相国右司马。建元元年，转左卫将军，加给事中，改霄城侯，增邑二百户。明年，加散骑常侍。虏寇淮、肥，以本官加平西将军，假节，西屯巢湖，为寿春势援，虏退乃还。
怀珍年老，以禁旅辛勤，求为闲职，转光禄大夫，常侍如故。其冬，虏寇朐山，授使持节、安北将军，本官如故，领兵救授。未至，事宁，解安北、持节。
四年，疾笃，上表解职，上优诏答许，别量所授。其夏，卒，年六十三。遗言薄葬。世祖追赠散骑常侍、镇北将军、雍州刺史，谥曰敬侯。