Sau khi Lưu Uyên xưng làm Hán vương năm 304, lập nước Hán Triệu và tuyên bố độc lập trên thực tế cùng tiến hành chiến tranh với Tấn, Lưu Diệu đã trở thành một tướng chủ chốt. Dưới thời Lưu Uyên trị vì, Lưu Diệu đã tham gia vào nhiều chiến dịch chống quân Tấn và thường giành được thắng lợi, mặc dù vậy ông cũng giống như các tướng Hán Triệu khác, gặp khó khăn trong việc giữ các thành mà họ chiếm được. Năm 307, cùng với người anh em họ Lưu Thông và Vương Di (王彌), ông tiến đánh Lạc Dương song bị đẩy lui. Họ lại thất bại một lần nữ vào năm 309. Lưu Diệu có lẽ đã được lập làm Thủy An vương vào năm 309, khi Lưu Uyên xưng đế.