西汉彭城人，楚王刘戊的孙女。汉太初四年（前101年），被加封公主而远嫁乌孙国王，在乌孙生活50年。
乌孙是我国历史上一个古老的民族，公元前161年由河西走廊迁至伊犁河和伊塞克湖一带，与西汉王朝关系密切。匈奴忌恨这种关系，准备攻伐乌孙。在此情况下，乌孙决定依附汉朝，派人向汉朝献马千匹，提出娶汉朝公主的请求。汉武帝先将江都王女刘细君封为公主嫁出，但不久细君病逝。汉朝便又以刘解忧为公主，嫁给乌孙王军须靡为妻。军须靡不久病逝，解忧公主又遵乌孙习俗，改嫁新继位的肥王翁归靡为妻，并生有3男3女。此时，汉乌关系达到鼎盛。匈奴对乌孙的日益强盛再也不能容忍，遂大举进攻乌孙，陷城掠地，并要求乌孙交出解忧公主，妄图割裂汉乌关系。解忧公主与肥王反复投书汉朝求援。本始三年（前71年），汉朝发骑兵15万，分5路进攻；同时，乌孙调兵5万余骑从西边夹攻匈奴。匈奴大败，且从此元气大伤，内部纷争迭起。
公元前60年，肥王去世，解忧公主又改嫁狂王泥靡为妻。狂王淫虐暴戾，国内怨声载道。解忧公主积极策划谋杀狂王，准备重立开明新王。但由于行刺者疏忽大意，未能击中要害，狂王带伤逃走，后被翁归靡的匈奴妻所生之子乌就屠借匈奴势力袭杀。乌就屠野心勃勃，又有匈奴撑腰，他如僭立乌孙王位，必将彻底破坏汉乌关系。解忧公主遂一面请求汉朝派兵坐镇，一面派其侍女冯嫽（其夫与乌就屠情深意笃）从中斡旋，说服乌就屠，使其改变初衷。结果解忧之子元贵靡被立为大国王，乌就屠被立为小国王，双双和好，巩固了汉乌关系。
解忧公主受过良好教育，为人富有同情心、正义感。她虽远嫁塞外，历经两次改嫁之苦，但终能以民族大义为重，为维护汉乌民族团结作出了自己的贡献。公元前51年，解忧公主-汉朝廷，提出“年老思土，愿得归骸骨，葬汉地”的请求，得到批准。汉宣帝举行盛大仪式，亲率文武百官迎接她归汉，并赐以田宅奴婢，“奉养甚厚，朝见仪比公主”，给以特殊礼遇。公元前49年逝世。3个孙子、孙女皆守其灵而留汉。