刘桢的文学造诣不凡，五言诗尤为诸子之尊，今存的诗歌只有15首。《汉魏六朝诗歌鉴赏集》中评价他的诗为：“思健功圆，以特有的清新刚劲，为人们所激赏。不仅称美于当世，并且光景常新，能楷模身后。” 他的诗作多以壮美山川为背景，借景抒情，少数为酬答之作。《赠徐干》诗被钟嵘评作“五言之警策也”。《赠从弟》三首为其众诗之著，第二首又为三首之最，诗为：“亭亭山上松，瑟瑟谷中风，风声一何盛，松枝一何劲。冰霜正惨凄，终岁常端正，岂不罹凝寒，松柏有本性。”钟嵘的《诗品序》说：“曹公父子，笃好斯文；平原兄弟郁为文栋，刘桢、王粲为其羽翼。”可见，刘桢文学创作的贡献之大。他最著名的赋作有《鲁都赋》、《黎山阳赋》、《遂志赋》、《瓜赋》、《大署赋》、《清虑赋》等。他的赋文风格独特，“积极于宣时，校阅于世，进御之赋千有余首”《文心雕龙·注释》。他一改粉饰太平的世俗，以清新的笔调，娴熟的技巧，朴实准确的语言，纵古合今的大气，描写家乡的风土人情和优美的自然风光。讥讽时事，咏物抒情，实现了汉赋内容由宫廷转向社会，由帝王转向平民的转变。篇幅由长篇宏制转向短小精粹，为以后的文学发展开创了先河。

　　他不仅文才出众，机敏雄辩之才也称道当世。曹丕在任五官中郎将时赠给刘桢一条廓洛带，后欲索回，便寄书一纸，调侃说：“夫物，因人而贵，故在贱者之手，不御尊之侧。今虽取之，勿嫌其不反也。”刘桢回道，“桢闻荆山之下王王卜光夭之后宝；隋侯之珠烛众士之好，南垠之金，登窈窕之首；凤貉之尾，缀待臣之帻，此回宝者，伏朽石之下，皆潜污泥之中，而扬光千载之上，发彩畴昔之外，皆未能初自接于至尊也。夫尊者所服，卑者所修也；贵者所御，贱者所先也。故夏屋初成而大匠先立其下，嘉禾始熟而农夫先尝其粒。恨桢所带无他妙饰，苦实珍异，尚可纳也。而未尚听至尊赐而反索者也。”曹丕十分欣赏。有一次刘桢因“不敬”被罚作苦力[2]，在京洛之西石料厂磨石料。魏王曹操到石料厂察看，众官吏与苦力者均匍匐在地劳作，不敢仰视。唯有刘桢未跪，照常劳作。曹操大怒走到刘桢面前，刘桢放下锤子，正言道：“魏王雄才天下皆知，刘桢身为苦力，何敢蔑视尊王。但在魏王府数年，常闻魏王教诲，做事当竭尽力，事成则王自喜，事败则王亦辱，桢现为苦力，专研石料，研石是对魏王的敬忠，所以桢不敢辍手中活。”魏王听后，又问：“石若何? ”刘桢朗然答：石“出自荆山悬崖之巅，外有五色之章，内含卞氏之珍。磨之不加莹，雕之不增文，禀气坚贞受之自然，顾其理，枉屈纡绕而不得申。”