Cuối năm 311, sau khi con trai của Lưu Thông là Lưu Xán chiếm Trường An, Lưu Diệu được giao phụ trách cai quản vùng Trường An, mặc dù vậy, sau đó ông đã để mất thành vào tay quân Tấn do Khúc Doãn (麴允) chỉ huy. Năm 313, Tấn Hoài Đế bị quân Hung Nô giết, tướng nhà Tấn là Diêm Đỉnh bàn với mọi người quyết định lập Tư Mã Nghiệp làm hoàng đế tại Trường An, tức là Tấn Mẫn Đế. Tháng 8 năm 316, Lưu Diệu cho quân tiến vào Quan Trung, đến tháng 11, Tấn Mẫn Đế bị bắt, triều Tây Tấn cũng diệt vong. Nhờ công trạng này, Lưu Diệu được Lưu Thông phong làm Tần vương.