立后，历任尚书员外郎、夏州司马、丰州刺史等职，防御突厥入侵，累迁夏州都督，册封平原郡公。
刘兰成善于运用各种军事策略，如疑兵之计。在对抗突厥时，他通过反间计，成功使颉利可汗怀疑阿史那摸末，最终收服了阿史那摸末部落。刘兰成在唐初的军事和政治舞台上展现了他的才能，在军事上颇有成就，但由于被人揭发有谋反之意，最终在贞观十七年（643年）被唐太宗李世民以谋反罪腰斩，心肝被丘行恭挖出吃掉。但他的贡献和军事策略对唐朝的建立和巩固确实起到了重要作用。
此刻，刘兰成准备夜袭綦公顺前，召集众人说道：“如今城中粮尽，若不拼死一搏，必无生路。今夜我等突袭敌营，若能成功，郡城可保；若败，亦无愧于心！”
众人闻言，皆振奋精神，誓死追随。
当夜，刘兰成率领百余壮士悄然出城，直扑綦公顺大营。城中隋朝守军见状，亦紧随其后。
綦公顺的部队毫无防备，突遭袭击，顿时大乱。刘兰成率众冲杀，敌军溃不成军，綦公顺只得弃营而逃，北海郡城得以保全。
战后，郡中隋朝官员与望族权贵商议，将城中百姓分为六军，各自统领。
当时，隋炀帝杨广已被宇文化及弑杀，隋朝很多郡城都由原有官吏佣兵自守，面对其他势力的攻击，基本没有援军。北海郡城的官员和望族将百姓分为六军，主要是为了加强城防、集中资源、维持秩序、利用望族的影响力、平衡权力以及激励百姓参与守城。这种分军的做法既是为了应对綦公顺可能的再次进攻，也是为了在战乱时期维持城中的稳定和凝聚力。
刘兰成因击退綦公顺起义军有功，被推举为其中一军的统帅。然而，郡中有一名叫宋书佐的官员，心怀嫉妒，暗中挑拨道：“刘兰成深得人心，若不除之，日后必成大患。不如趁早杀之，以绝后患。”
众人虽对刘兰成心存敬意，但在宋书佐的蛊惑下，见利忘义，最终决定剥夺刘兰成的兵权，将其交由宋书佐统领。
刘兰成见众人如此对待自己，心中悲愤，但又无可奈何。他明白若继续留在城中，终将招致祸患，便连夜逃出城去，投奔了綦公顺。
綦公顺得知刘兰成来投，大喜过望，军中将士亦欢呼雀跃