重回海军受阻，刘华清于1965年1月被任命为第六机械工业部副部长兼舰艇研究院院长。

1966年，“文革”祸起。国防科委首当其冲，五位副主任不是被罢官，就是遭批斗，无一幸免。危难之际，身兼中央军委副主席、国务院副总理和国防科委主任的聂荣臻元帅急令刘华清到国防科委工作，并当面告诉他：“命令怎么下，我去跟林彪商量。”

1966年8月，刘华清就任国防科委副主任。来不及辨识“风向”，他就像消防队长似的，一头扎进劝导成千上万来京“造反”的师生队伍中，很快便引火烧身，难以自拔。

罗舜初副主任被北京航空学院造反派揪到学校批斗，关押月余仍不放人。刘华清使尽浑身解数，终于将罗解救出来。

西安电讯工程学院师生要把独腿将军钟赤兵副主任押往西安批斗。刘华清闻讯，火速出面斡旋，化解危机。

动乱不止，登峰造极。11月初，斗争矛头直指聂荣臻元帅。刘华清再次受命出面平息事态，却被造反派作为“人质”扣押。叶剑英元帅得知情况，几次派人给刘华清捎信，叮嘱他一定要顶住，千万不能干扰正在前方指挥氢弹科研试验的聂荣臻元帅。刘华清死顶硬撑，困了就用稻草铺地和衣而卧，甚至借“尼古丁”排忧解乏，从此染上“烟瘾”。一直相持到1967年元旦过后，聂帅从西北返回北京，得知刘华清还被造反学生死死纠缠不得解脱，便毅然决定亲自出面与学生交涉。中央“文革”领导小组要员闻讯，不得不派出陈伯达等人陪同前往现场，刘华清才得以返回工作岗位。

极“左”岁月，沧海横流，令刘华清这条山乡汉子忠诚老实与襟怀坦荡的人格本色大放异彩。与造反派对话，他有问即答，答则必错，错即挨批。如此恶性循环，他仍“不思悔改”。矛盾与斗争的焦点往往纠结在如何评价聂荣臻元帅，由此导致的两次典型事件甚至惊动了周恩来总理。

一次是1967年在国防科委大院毛主席塑像落成典礼上。刘华清讲话称，聂荣臻同志是高举毛泽东思想伟大红旗的，从历史上看是紧跟伟大领袖毛主席的，是坚持毛主席革命路线的，对国防科研是有贡献的。造反派将其讲话概括为“一贯高举、一贯紧跟、一贯正确”，骤然升温对聂荣臻的批判。周总理知道后，马上把刘华清找去，嘱咐他不要给聂帅“帮倒忙”。