自幼过继给刘家良、刘家荣之父刘湛，由于刘湛是洪拳名家林世荣（师承黄飞鸿）的弟子，刘家辉在8岁时拜刘湛为师（但是实际上大多是受刘家良的教导），开始接受严格的正统武术训练。1971年，中学毕业后，刘家辉在日本公司当办公室助理，之后在朋友介绍下到连卡佛任月薪五百元的会计员，期间他继续到武馆做助教，帮忙教导师弟妹。他的平凡白领生活，一做便两年，直到一天亦师亦友的刘家良，邀请他拍摄执导的电影，出于对对方的尊重，他二话不说便答应了。

1973年，刘家辉首部担正由刘家良自资的动作电影《杀出重围》而进入电影圈，虽然主演是李琳琳、秦沛等明星，但票房不佳，反响平平。后来，随刘家良到台湾并被介绍进入张彻导演在台湾开设的邵氏的姐妹公司‘’长弓电影公司‘’，与公司签约三年并担任龙虎武师、武术指导（同期的有梁家仁、陆剑明）。由于张彻有姜大卫、狄龙等人，他一直没有机会演出重要的角色。

1976年，刘家辉与长弓电影三年约满，遂回到香港，并在由义兄刘家良执导的《陆阿采与黄飞鸿》中第二次担任主角，不过这也没有让他获得成功。

1978年，他与罗烈、汪禹及徐少强联袂主演动作电影《少林三十六房》在香港上映后，剧中光头的三德大师形象给观众留下深刻印象。这部电影不但是该年香港的十大卖座片，也在国外获得不错的回响，甚至在日本有人为刘家辉成立影友会。而刘家辉也因为这部戏被外媒称为“东方尤尔·伯连纳”。

1980年，主演动作电影《少林36房》的续集《少林搭棚大师》，剧中刘家辉不再扮三德和尚，而是以机灵幽默示人，出演一个不学无术、靠骗为生的混混儿周仁杰。

1985年，与太保、曹查理、徐少强联袂主演喜剧电影《妙探孖宝》。

1987年，功夫片衰落，邵氏公司也宣布停产不再拍摄电影，刘家辉发展开始不顺，只在电影里演配角或反派。于是他决定转型到台湾电视圈发展，在华视以拍古装片为主。

1988年，刘家辉返港发展，与徐少强自组电影公司“吸引力”，拍了四、五部作品，最终因没有发展前景而结束合作。

1989年，刘家辉受邀加盟TVB，他也由大银幕红星瞬间变为小银幕艺员，自此他便专心在电视圈发展。

1990年，刘家辉接拍古装武侠剧《螳螂小子》，剧中与同是练武之人的罗莽上演多场打戏。

1993年，参演由周星驰、李力持联合执导的动作喜剧片《唐伯虎点秋香》，在剧中饰演夺命书生并与周星驰饰演的唐伯虎对打。

1994年，与刘德华、郑少秋、李嘉欣联袂主演功夫电影《醉拳3》，饰演剧中大反派李督军。

1999年，主演由香港电视广播有限公司出品的古装神话剧《人龙传说》，在剧中饰演豪爽傲气的泾河龙王。

2003年，刘家辉受导演昆汀·塔伦蒂诺之邀拍摄好莱坞动作电影《杀死比尔1》，在片中饰演疯狂88的杀手强尼莫。

2004年，电影《杀死比尔2》中则饰演武林高手白眉，向乌玛·瑟曼饰演的女主角传授功夫。

2005年，主演电视剧《我师傅是黄飞鸿》，在剧中大演反派莫桂兰之父莫天龙。

2007年10月12日，刘家辉参加在深圳宝安体育馆举行的中国功夫·全球盛典并获得最佳动作男演员。

2009年，参演由李国立执导的古装玄幻电视剧《仙剑奇侠传三》，在剧中饰演邪剑仙。

2010年，主演古装动作剧《少林寺传奇3》，在剧中将饰演及时雨这一角色。

2012年，主演电影《少林杀手：血钱》。

家庭情感

刘家辉有两段婚姻，与第一任妻子生下两个女儿，离婚后她们都远赴美国工作、生活。1991年，和第二任泰籍妻子马飞凤在香港签字结婚。婚后为生了一儿一女。在生了女儿之后，两人因性格不是很合。直至2009年，刘家辉送儿子去新加坡读书后，双方正式签署离婚协议书，协议中刘家辉将在坚道物业一半业权转名给大儿子冼峻龙。

兴趣爱好

刘家辉在演戏之余，最大的兴趣就是音乐，他在小学六年级时就开始练吉他，并且最喜欢披头士音乐。而到2001年，他与一群志同道合的朋友组了一个乐团，每个星期固定练习；值得一提的是，当初《少林三十六房》在日本上映时，日方还特地让刘家辉灌录了一张日语专辑《热风传说》，这也是他唯一的一张正式的音乐专辑。

患病入院

2011年8月，刘家辉因脑中风致右半身不遂而入院。

2012年9月6日，中风一年的刘家辉为了躲避第二任泰籍妻子施压夺取财产，转住到养老院修养。并经过两个月积极治疗而成功站起来的他亲口证实要保护仅有的财产，拒见子女。

2013年3月，有消息称刘家辉的前助手兼前任委托人冯小姐，私吞了本属于刘家辉的酬金。4月，刘家辉自2011年中风导致右边身体瘫痪后，一年多来不但要接受治疗，还饱受家庭纠纷困扰。他先与第二任泰国籍妻子离婚不成，双方又因分身家而决裂。

立下遗嘱

2013年，女艺人樊亦敏表示，刘家辉患病后在她和律师等人见证之下立下遗嘱。她表示，患病后探望刘家辉的亲人只有他的姐姐和外甥女。而连番的争家产事件，让卧病在床的刘家辉一度意志消沉，十分沮丧。他因忧心忡忡而食欲不振，体重由刚中风时的160磅，急降至110磅（约合49公斤）。