留正字仲至，泉州永春人。他的六世祖留从效，事奉宋太祖，为清远军节度使，被封为鄂国公。绍兴十三年(1143)，留正考中进士，被授予南恩州阳江尉、清海军节度判官之职。
龚茂良驻守番禺，留正说：“法律规定：抢劫之赃物满了五贯要判死刑，海盗定罪还要加一等。百姓受利引诱，听任自身陷于严重违法的境地。请雕刻有关法令立于海上，使每户百姓知道。”百姓始知遵守法令。留正由于龚茂良的推荐，赴都堂审察。宰相虞允文认为他很奇特，向皇上推荐。留正得以与皇上对话，他说：“国家偏重文辞而忽略武备，祖宗竭尽天下全力对付西夏，天下安定日久，边境不做战争准备，以致敌人长驱直入难以抵挡，今天应当改变过去的做法，使文武都得到重视。”孝宗很赞赏，把他奏札中重要的话记下，下发给三省贯彻施行。
留正任循州知州，他到宫中辞行时对皇上说：“士大夫的名节不建立，国家缓急之时无所倚仗，靖康时金人侵入国都，为义而死的人很少，趁乱谋利的人很多。今天要恢复国土，应当崇尚名节。”皇上更加高兴，第二天告诉辅臣说：“留正的奏议，所发议论正直，可给与他职事官之职。”留正拜为军器监簿，历官考功郎官。太常给叶义问谥号“恭简”，留正到此反对，他说：“叶义问率兵出征，不知道敌人阴险诡诈，以致金兵入侵边境，他管理军队缺乏谋略，几乎一败涂地。”皇上把此事下发给太常再讨论，当时大家肯定了留正的观点。
留正被提为起居舍人，不久任权中书舍人。光宗从东宫来拜见皇上，看见留正，便对左右人说：“仪表如此整洁，这个人可用。”于是向皇上请求，留正于是兼太子左谕德。留正说“：记注官要把所书内容呈给皇上过目，这并非设此官的本意。乞求从今免去进呈皇上过目的程序。”皇上下令遵从。
留正为中书舍人兼侍讲，兼权兵部侍郎，拜为给事中。张说之子张荐前往视察镇江的战船，他倚仗权势到处游玩，造成船沉士兵溺死，朝廷任他为知..门事、枢密副承旨，留正驳回了朝廷的谕旨。洪邦直拜为御史，留正说：“洪邦直被邑人所诉讼，不宜任风宪之职。”
留正兼代吏部尚书，他说：“用人没有先于考虑宰相的人选的。陛下的志愿在于恢复国土，而宰相之位不能担当起辅佐襄赞之重任。希望精选人才，与之图谋大计。”当时的宰相很不高兴，于是留正以显谟阁直学士之职出任绍兴府知府。
侍御史范仲艹己弹劾前帅贪赃六十万，皇上诏令加以核实。留正清楚他没有罪，御史大怒，同时又弹劾留正，留正被降职为显谟阁待制、提举玉隆万寿宫。不久复职。留正任赣州知州，奏请减少上供米，未得到回音。等到他为宰相后，蠲免赣州上供米一万八千石。留正为隆兴府知府。
留正被提为龙图阁直学士、四川制置使、兼任成都府知府。他使四蜀折租价得以稳定，每年减去酒税三十八万。乾道初年，羌族首领奴儿结渡过大渡河，占据了安静砦，侵占了汉族几百里的土地。留正秘密授给各将方略，抓住了奴儿结，把他的党徒全部捕俘，羌族被平。留正被升为敷文阁学士，不久皇上诏令他赴行在。留正在蜀时以简单、朴素教化百姓，他回朝时只装有几竹箱书，人人信服他的廉洁。
留正拜官端明殿学士、签书枢密院事、参知政事、同知枢密院事。孝宗私下告诉他想传位的事，留正拜为右丞相。一天他向皇上奏事，皇太子参与决策正侍立于旁，皇上回头对太子说：“留正纯正、忠诚，可以依托。”
光宗即位，主管左右春坊的姜特立随着皇上的恩宠被提为知..门事，其声势更加兴盛。留正列举出他揽权预政的罪状，请求将他加以责斥驱逐，皇上心中还未决定。正好副参知政事一职空缺，姜特立拜见留正说“：皇上由于丞相你在位很久了，想提你为左相，叶翥、张木匀应当选一人为执政，不知哪个人在先？”留正奏告皇上，皇上大怒，令姜特立提举兴国宫。孝宗听说此事后，说：“这是真正的宰相。”
绍熙元年(1190)，留正升为左丞相。留正严格法律制度，爱惜名声与才能，一丝一毫不可以受私情干扰。他引荐赵汝愚，先为他的部属，最后与他一同执政。留正选用黄棠为皇子嘉王的助手，世称真正得到人才。嘉王感染疾病，留正说：“陛下只有一个儿子，隔绝在宫墙外不方便，应早日确定他的太子之位，入居东宫，那么陛下与太子朝夕相见很方便了。”他又奏道：“太子，是天下的根本。《传》说‘：预备立太子，就是重视宗庙国家。’汉文帝即位，就立太子。本朝皇子为嫡长子，有没出..门而被立为太子的。嘉王既为嫡长子，出..门也很久了，应该早日立他为太子，以安定天下的人心。”过了一个月没有回音。留正检阅《汉文帝纪》以及本朝真宗立仁宗为太子的事例，以及吕诲、张方平两人的奏札，摘节他们奏札中重要的话写成奏章呈上。
皇上身体不适，宫外议论纷纷，留正与同僚间或到福宁殿奏事，处理事情十分合宜，人心因此得以安定。留正被封为申国公。皇上的病慢慢好了，留正请求归还皇上执政权，未得到批准。
当初，留正统帅蜀时，考虑到吴氏世代为将，想设法去除他。到这时，朝廷有意见更换蜀帅，留正说：“西边三位将领，只有吴氏世袭兵权，号称‘吴家军’，他们不知道还有朝廷。”于是以户部侍郎丘宗山代理其职。等到吴挺死后，韩..胄为吴氏打算使吴曦世袭将职。留正竭力请求留吴曦为环卫官，派张诏继任吴挺的职位。以后数年，吴曦入蜀，最终没有改变吴氏世袭将帅之职的局面。
《德皇圣政》一书写成，留正被升为少保，封为卫国公。李端友因为与后妃有亲戚关系，皇上手诏他拜为郎官，留正交还手诏，皇上不收，留正又拿着奏札说“：过去馆陶公主为儿子求郎官之职，明帝不答应。今天李端友凭着内亲，求郎官之职，恐怕会有损于圣德。”姜特立拜为渐东副总管，不久皇上召他赴行在，留正引用唐宪宗召见吐突承璀的事例，乞求罢去宰相之职。皇上批示“：命令已经颁行，不能反悔，你应该自己处理。”留正在六和塔待罪，他奏言：“近年来，不知是谁进献了那么有把握的策略，以致陛下每件事都坚决执行，断断不能改变。天下很大，机要事务至烦，事情出于正确方面，那么无不同意见，皇上可以坚持执行；事情出于不正确的方面，那么大家会议论纷纷，必须只按正确的去做。我担心从此以后，事情不管对错，陛下一概坚定既定之策，谏言之路就会被堵塞。”留正于是交回前后所得的赏赐及收回请求休假的报告，在范村待罪，乞求回归田里，皇上不答应。
寿圣太后将要在冬至上尊号册书宝玺，以留正为礼仪使，给他太傅的头衔。于是皇上派左司徐谊宣旨，留正又进入都堂办公。到这次任职，留正待罪共一百四十天。册宝礼结束，留正拜官少傅，封为鲁国公。留正极力推辞。
绍熙五年(1194)正月，孝宗病情恶化，留正多次请求光宗到宫中去拜见孝宗。一天，光宗拂袖而起，留正拉着他衣服的大襟哭着劝谏，又随同光宗来到福宁殿门口。留正退朝上疏，其言词十分激切。六月初九，孝宗逝世。光宗因为生病未能主持丧事，留正率同僚多次上奏，乞求早点定下嘉王王储的位子，又拟定指挥交给学士院降诏。不久皇上有手诏说：“我执政年久，打算退下养闲。”留正得到这个消息后开始害怕，请求对话，未得到回音。留正于是离开国都，上表请求告老，在表的末尾说：“希望陛下迅速收回所说的话，追悟前非，慢慢收回人心，以保全国家。”
留正开始提出由于皇上生病未完全主持孝宗的丧事，应该立皇太子监国；如果丧事办完不感到疲倦，应当恢复以前的局面。如果讨论内禅之意，太子可以即位。当时侍从郑..奏言与留正相同。不久赵汝愚把内禅的意见请示于宪圣太后，留正说：“建储的诏令未下达，就做到这一步，他日一定难以收拾。”留正的意见未被采纳，他于是乘轿子逃走了。等到嘉王即位，尊光宗为太上皇帝，以留正为大行攒宫总护使。宁宗即位，留正进宫谢罪，又离朝。宪圣太后令立即宣诏把他押回，当时赵汝愚也请求如此做，皇上亲书札状，派人召回留正。
侍御史张叔椿请求论留正弃国之罪，于是改张叔椿为吏部侍郎，而留正恢复宰相之职。留正进宫向宁宗祝贺，并请求皇上出宫一次，以安定国都的人心；以及确定寿康宫朝南，撤去新增禁军。皇上诏令全部依从。留正进升为少傅，他多次辞去不受，并奏道：“陛下勤勉，顺应民情，登上了帝位，应当遇事从简，以示天下不得已之意，实在不是封爵之时呀。”
韩..胄想渐渐谋取参政权，他多次到都堂去，留正派省吏告诉他说：“这不是知..每天往来之地。”韩..胄愤怒地退出。遇到晚上在经筵侍讲时，皇上赐座，留正认为不可，皇上不高兴。侍御史黄度论述马大同的罪行，留正拟请让黄度补为朝外官，皇上了解情况后，让黄度拜为右正言。留正请求推恩给随龙人，宁宗说“：我未见父母，可以推恩到身边的人吗？”累积有几件事留正都违背了皇上的意愿，韩..胄又从中挑拨。八月，皇上手诏留正为少师、观文殿大学士之职为建康府判官。不久又因为谏议大夫张叔椿的谏言，留正失去职位。
庆元元年(1195年)六月，皇上诏令留正把太上皇交给他的手诏共八个字呈入，宣布交给史馆。留正恢复观文殿大学士之职。
当初，刘德秀从重庆进入朝廷，留正不清楚此事，他拜见留正的门客范仲黼请他说句话，留正说：“此人如留在朝廷做官，朝廷一定不得安宁。”于是让他任大理簿，刘德秀深感不满。到他为谏议大夫时，就论述留正有四大罪行，革除了留正的职位，从此刘德秀年年弹劾留正。因为张釜的意见，留正贬为中大夫、光禄卿，分司西京，在邵州居住。第二年，皇上令他自便。
给事中谢源明驳回录黄，留正遇恩赦迁移至南剑州，再次允许他自便。留正又为光禄大夫、提举洞霄宫。他上书乞求发给俸禄，皇上诏令他恢复原官职退休。又根据御史林采的意见，留正依旧以禄大夫的职衔退休。不久被授予观文殿学士、金紫光禄大夫。嘉泰元年(1201)，留正进封为魏国公，恢复少师、观文殿大学士之职。开禧二年(1206)七月，死去，终年七十八岁。朝廷赠他太师之职。
留正进退情况大致如下：绍熙年间离开朝廷，他耻于与姜特立在同一位子共事而在近郊待罪，五月又入朝，人们仍可惜他离朝不坚决。他入朝后首先发表意见，要求早日确定嘉王的王储位子，于是招致言官苛刻地授用法律条文，指责他抛弃国家，难道是他抱负不够远大，意志不够坚强？有人以此问范仲黼：“留正、赵汝愚二人处理变故方式有何不同？”范仲黼说：“赵汝愚，是与皇上同姓的大臣，留正则是异姓大臣，他被反复降职而不接受教训，最终离朝。”听的人认为这是至理名言。
留正著有《诗文》、《奏议》、《外制》二十卷留传于世。宝庆三年(1227)朝廷赠他谥号“忠宣”。其子留恭、留丙、留端，都是尚书郎。其孙子留元英，是工部侍郎；留元刚，是起居舍人。