劉桂五，1902年出生，遼寧朝陽人。從小善騎射，投身軍旅後， 歷任排長、連長、團長等職。日本佔領東三省後，義憤填膺，請纓上陣。平時嚴格訓練部隊，與士兵同甘共苦，教育官兵不忘國恥，隨時與日軍作戰。
1936年12月4日，蔣介石飛抵西安，逼迫張學良、楊虎城繼續“剿共”。兩天後，張學良單獨約見劉桂五，向劉桂五透露了自己的逼將抗日計劃，並希望由劉桂五來具體完成。為此，張還親自帶劉桂五去見過蔣介石，目的是熟悉路徑，認清人。
12日凌晨，白鳳翔、劉桂五、孫銘久率兵進攻蔣介石的住地華清池，由於天黑地險，蔣方衞士訓練有素，攻打五間廳的戰鬥還是持續了相當長的時間，最後蔣的侍衞長錢大鈞中彈被俘，憲兵隊長蔣孝先身亡。這時，蔣介石已經逃入驪山，劉桂五沒能捉住，後被東北軍搜出。 西安事變解決後，劉桂五升任國民黨騎兵第六師師長，防守內蒙古呼和浩特旗下營子。
“七七”事變後，馬占山組織“東北挺進先遣軍”，騎兵六師劃歸挺進軍建制。劉桂五率部在綏遠前線與日軍浴血苦戰了八個月之久，屢挫敵鋒。
馬占山奉命拒敵人於黃河以北，當時劉桂五的騎兵六師戰鬥力最強。面對逐漸壯大發展的馬占山部隊，日寇慌忙從大同、綏遠、包頭、百靈廟各地調集日軍勁旅和各地偽軍實行圍剿。
翌年4月15日，馬占山率部迫近日軍巢穴張北，日軍調集四個師團迎擊。雙方激戰五晝夜，馬部給敵人以重創，但自己亦彈糧將盡，遂率部轉到武川縣黃油乾子一帶，21日拂曉，日寇將馬占山部包圍在黃油乾子村。
劉桂五率部斷後，奮力阻擊，激戰兩天兩夜，次日，部隊在黃油乾子（今包頭附近）渡河時，遭日軍阪倉混合旅團千餘人及100餘輛汽車和50多輛鐵甲車載數千鬼子，又有33架飛機配合襲擊，劉師長率部就地抵抗，掩護軍部撤離，不幸中彈殉國，並被日軍切下首級，年僅三十六歲。
劉桂五的遺體運回西安時，國共兩黨聯合委他舉行追悼會，國民政府追認他為陸軍中將，安葬時劉桂五的遺體是用假面首與遺體合為一體。
據將軍的女兒劉清芳回憶，有人曾在二戰後從日本回來，説將軍的頭顱在日本某個展覽館裏，泡在福爾馬林溶液的玻璃瓶裏做戰利品展示。
