劉行深（?—?），唐朝神策軍左軍中尉，劉季述是他的養子。
唐武宗時，官至樞密使，宰相李德裕與樞密使楊欽義、劉行深商議，相約監軍不得干預軍政。咸通十四年（873年）唐懿宗死後，與田令孜、韓文約等殺懿宗年長之子（具體何人待考），立年僅十二歲普王李儼（李儇）即位，是為唐僖宗，改元乾符元年。劉行深死後，劉季述接替他的地位。
