在北宋康定元年（1040年）的正月，西夏李元昊发起进攻延州的战役。刘平和石元孙奉命前去增援。郭遵提议先行侦察后续进军，但刘平不听他的建议，自信勇敢而轻敌地率军深入。在二十二日夜晚，刘平的部队抵达了三川口（今陕西延安西北），这场激烈的战斗被称为三川口之战。当时双方都遭受了严重伤亡，而宋军逐渐处于劣势。刘平退至附近的一座山坡上。
李元昊多次派遣使者劝降，并威胁说：“如果你投降，那么你的生命将得到保全；否则，你将死无葬身之地。”然而，刘平坚决拒绝了这些条件。在这个紧要关头，刘平命令其子 刘宜孙去请求黄德和提供援助。但是，当宜孙向德和传达这一要求时，他却逃往甘泉（今属陕西省）。随着黄德和的背叛，全体士兵都失去了斗志。
此时，西夏军队发起攻击，将驻守山坡上的宋军压制得很紧迫，最终俘虏了刘平及其同僚石元孙。此后，由于黄德和诬陷说刘平已经投降给敌人，一家人遭到了官方的逮捕。而实际上，在金明寨有两个士兵逃回并证实了真相。这时候殿中侍御史文彦博在河中府设立了一场审判，并派庞籍前往调查事实。经过调查后庞籍表示：“黄德和因怯弱应受到处罚，而我等力抗到最后才阵亡的人应当获得慰问。”因此，对于背叛行为进行惩罚，并且执行腰斩并悬挂首级于延州城下。
当时朝廷认为 刘 平 已经死亡，因此追赠他为朔方节度使，并给予谥号壮武，“子孙及兄弟们也都获得优厚待遇”。不久之后，有来自党项人的报告表明 刘 平 在兴州尚未死亡，而且还生下一个儿子。但是朝廷并不相信这一消息。一段时间以后，被俘并放归来的石元孙确认了原来的情况，即 刘 平 并未丧命。他最终在兴州一带逝世。
苏轼曾写过一首《赠刘景文》来纪念他：
荷尽已无擎雨盖，
菊残犹有傲霜枝。
一年好景君须记，
正是橙黄橘绿时。
这首诗是在宋哲宗元佑五年（1090年）期间，当苏轼担任杭州太守的时候所作。这首诗描绘了一幅充满希望与美好的景象，同时也隐含着对那位名将家族衰落后的深切忧虑。
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