原来，当刘歆初入仕途为黄门郎不久，以孤贫恭俭而声名盛高的王莽也因王凤临终之托而为黄门郎。两个出身豪贵而又博学的年轻人从此结下了较深的情谊。经过几十年的奋斗，野心勃勃的王莽终于“拔出同列，继四父而辅政。”哀帝死后，他更被举为大司马，独掌政权。为了给最终篡权作准备，王莽胁持上下，设计诛灭政敌，拔擢党羽。失意的刘歆成为王莽拉拢的对象。王莽把刘歆召回京师，先任命为右曹太中大夫，很快迁官为中垒校尉。不久，王莽为安汉公，随即任刘歆为羲和、京兆尹，封红休侯，让他“典儒林史卜之官”。这时的刘歆已成为学术文化事业的最高领导人。他借助王莽的权力，以“罔罗遗失，兼而存之”为名，将《左传》、《毛诗》、《逸礼》、《古文尚书》立于学官，不久又立《乐经》，从而将过去的五经增为六经，每一经的博士增为五名，六经共30名，每一博士领弟子360人，共有弟子10800人。此外，又徵召各地通晓一艺教授11人以上，以及懂得《逸礼》、《古文尚书》、《毛诗》、《周官》、《尔雅》、天文、图谶、钟律、月令、兵法、文字等学问的人数千人，到京城来“记说廷中，将令正乖缪，壹异说”。在全国兴起了一个大规模的古文经学宣传运动。

从王莽来说，为了实现政治欲望，也需要有一种新的学说作为自己的理论武器，而刘歆所鼓吹的古文经学，尤其是其中的《左传》和《周礼》，颇有一些利于其篡汉夺权的内容，所以他利用政权的力量大力支持刘歆推行古文经学，同时换取刘歆等人利用古文经学为其固位、篡权和托古改制制造舆论，提供谋略。

元始三年（公元3年）王莽把女儿许配给平帝为皇后，刘歆等人就占卜说：“兆遇金水工相，卦遇父母得位，所谓康强之占，逢吉之符也。”并为之“杂定婚礼”。由此，王莽得加号“宰衡”，其子王安、王临皆封侯。

元始四年，王莽奏立明堂辟雍，以刘歆典其事，其制度之盛，无与伦比。从而赢得天下儒生学士的好感，他们上书认为这是比“唐虞发举，成周造业”更有意义的事业，要求给王莽“位在诸侯王上，赐以束帛加璧，大国乘车、安车各一，骊马二驷。”王莽得加“九锡”，成为无冕的帝王。

元始五年，刘歆作《钟历书＃与《三统历谱》。前者从钟律的考定，以恢复古代的乐律。后者从其父“王者必通三统，明天命所授者博，非独一姓”的理论出发，考其三代历日，从而探索历史变化与天命的关系。两者后来都成为王莽篡权建新的基础理论。此年底，平帝苑，王莽更仿周公，为“居摄践柞”，一切“皆如天子之制”、“民臣谓之摄皇帝”。除了未加冕以外，一切都与皇帝一样了。而刘歆也因之被任命为少阿，成为“四少”之一，地位比前提高。

居摄二年（公元7年），东郡太守翟义起兵反王莽，立宗室刘信为天子。王莽任命孙建等七人为将军，率兵征讨，刘歆也被任命为扬武将军，屯兵于宛。直到翟义被平，刘歆才归故宫。

居摄三年，王莽的儿子王安、王临皆封公，孙王宗封为新都侯，侄王光封为衍侯。九月，王莽之母功显君死，为了进一步明确自己万尊之位，王莽让太后下诏议论莽之丧服。刘歆率博士诸儒78人上书，追述了伊尹和周公居摄使殷、周兴盛的历史。言王莽因“皇天降瑞，出丹石之符”而居摄践柞，盛赞三年来王莽“茂成天功，与唐虞三代比隆”，乃“圣哲之至”。说王莽“以圣德承皇天之命，受太后之诏，秦汉大宗之后，上有天地社稷之重，下有元元万机之忧”，“与尊者为体，承宗庙之祭”，根据《周礼》“王为诸侯缌纟衰”、“弁而加环纟至”的规定，王莽对母丧宜“如天子吊诸侯服，以应圣制”。很显然，这里已不是单纯的议丧服，而是要从礼制上把王莽抬到最尊的地位。此前，王莽名义上还是“摄皇帝”“假皇帝”，现在有丹石文的“告安汉公莽为皇帝”的瑞兆，又有如天之功，王莽无论从天意、从功劳、从礼制上都应该是真皇帝了。

由此，在刘歆带领或启发下，各地钻营之徒纷纷奏上符瑞，其中梓潼入哀章作铜柜，有两印案封题，称此为高帝庙之图策文“高帝承天命，以国传新皇帝”。并有辅佐11人包括王舜、刘歆、王兴、哀章诸名。据说在此前后，共有德祥五事，符命25，福应12都是督促王莽代汉的符命。甚至当王莽等人还犹豫不决时，大神石人又说道：“促新皇帝之高庙受命，毋留！”王莽“畏天命”，于是承应天意，当上了新朝的皇帝，改元始建国。以王舜为太师安新公，平晏为太傅就新公，刘歆为国师嘉新公，哀章为国将美新公。刘歆之所以能由四少跃为四辅，王莽在始建国二年底的一纸谕旨中道出了奥妙，说“嘉新公国师以符命为予四辅，厥功茂焉”。

必须指出，王莽之得以篡汉有着复杂的历史原因，由于土地过度集中而造成的地主阶级统治的危机是最根本的问题。统治阶级内部，以王莽、刘歆为首的这部分人，终于看出了腐朽的西汉王朝无法维持，而试图以复古改制为旗帜，以蓷勫刘氏政权为号召，从而达到抑制土地兼并，维持地主阶级统治的目的。至于谶纬符瑞之类，不过是神化王莽欺骗世人的手段而已。刘歆讲符瑞，是否出自违心地假造以取悦王莽的卑鄙目的，这是一个历史的悬案。因为，不仅在西汉，就是到隋唐明清，谶纬符瑞之类仍是统治者经常利用的工具。何况他从自己屡受挫折的经历看出了做学问也必须有政治靠山。在经王莽提携而地位不断提高后，他更痛感与其苦苦地做学问，不如设法谋取利禄。当时，扬雄不愿与王莽同流合污，而潜心于著述《太玄》、《法言》请书，以至“家素贫”“时人皆忽之”。刘歆与扬雄是几十年的好朋友，他劝扬雄说：“空自苦！今学者有禄利，然尚不能明《易》，又如《玄》何？吾恐后人用覆酱瓿也。”这是一句极有代表性的话，它固然是对扬雄“恬于势力”、“欲求文章成名于后世”的规劝，更反映了刘歆的人生观，说明此时的他已不再是一个安贫乐道的纯学者，而是一个热衷于禄利的政治型的学者，他的思想和著述已沾上了厚厚的铜臭和权势欲。他和甄丰、王舜三人“为莽腹心，倡导在位，褒扬功德；‘安汉’、‘宰衡’之号及封莽母、两子、兄子。皆丰等所共谋，而丰、舜、歆亦受其赐，并富贵矣。”前人对刘歆“助成莽篡”的谴责，是有道理的。

王莽建新的头几年进行了一系列的“改制”，有的是针对社会矛盾进行的企图挽救危机的措施，有的是为了进一步迷惑人民进行的一些表面的变动。“改制”的内容很多，其中最主要的，一是改天下田为“王田”，奴婢为“私属”，禁止买卖。一家男口不超过八个的，占田不能过一井（900亩），分余田给九族、邻里或乡党；无田者则按制度受田。这是企图通过恢复古代的井田制度并禁止买卖，来制止日益剧烈的土地兼并和奴婢买卖。二是推行“五均赊贷”和“六囗”法。在长安等六城设五均官负责征收工商税，掌握市场物价，物品滞销时由政俯收购，价格上升时再出售之，并给贫民赊贷。这是“五均赊贷”。由政俯对盐、铁、酒、铸钱、山泽生产税和上面的五均赊贷实行垄断，叫做“六囗”。其本意是想以此来抑制豪民富商的盘剥，使贫民得以维持最低的生活。三是改变币制。还在王莽当摄皇帝时，就另铸大钱、契刀和错刀三种新币。始建国元年，又废契刀、错刀和五株钱，另铸小钱，与大钱同时使用。次年，又改作金、银、龟、贝、钱、布，名曰宝货，共五物、六名、二十八品。货币制度屡变，而且换算又不合理。其本意是要抑制商贾的势力，为国家增加收入。此外，王莽还改易官名、官制和行政区划，恢复五等爵制，滥加封赏等。

王莽的这些改制措施，往往出自于身为国师公的刘歆。如史书记载：“莽性躁扰，不能无为，每有所兴造，必欲依古得经文。国师公刘歆言周有泉府之官，收不雠，与欲得，即《易》所谓‘理财正辞，禁民为非’者也。”莽乃下诏行五均赊贷制。为了感谢刘歆之功，王莽在封古帝王圣贤之后时，以刘歆为祁烈伯，奉颛顼后；以刘歆之子刘叠为伊休侯，奉尧后，并为子王临娶刘歆女刘囗，结为姻亲。此时，刘歆的政治地位达到极点，但也潜伏着危机。正如其父刘向在《诚子书》中所说：“贺者在门，吊者在闾。言受福则骄奢，骄奢则祸至，故吊随而来”。宋人叶适说：“孟子曰‘天下无道，以身殉道，未闻以道殉乎人也。’人之患在为徇人之学，而欲遂狼狈不可救，悲哉！”刘歆用自己的学问为王莽效力，自己也因之而荣华富贵，但福尽祸至，这种用道殉人的事可得逞于一时，却终究是不能长久的。