1983年12月毕业于法国郎盖多克科技大学地质系，获得法国理学博士(构造地质专业)学位，1984年1月回到中国科学院地质研究所从事科研工作。现任研究员、博士研究生导师、岩石圈构造演化开放研究实验室主任、极地地质与矿产研究室主任、国家级有突出贡献的中青年科学家、国际
南极研究科学委员会(SCAR)地球科学工作组常任代表、中国科学院极地科学委员会秘书长、国际极地学术刊物《TERRA ANTARTICA》编辑、《南极研究》编委会委员、中国极地研究所研究系列高级专业技术职务评审委员会委员、中国科学院现代地球科学中心学术委员会委员、
联合国“全球计划－公共管理与灾害科学相结合”项目中国协调办公室主任。分别于1984、85、90、98、99和2001年六次赴南极考察，首次南极考察时荣立二等功。1995年由中国科协主持，中国科学院组织的首次
北极点地区考察时任北京总指挥。
刘小汉研究员长期从事构造地质(显微构造、大地构造)领域的研究工作，在东秦岭、大别山、三江地区、五台山、天山、西准噶尔和南极地质考察研究等方面做出有成效的贡献，是我国南极科学研究骨干之一，极地地质研究领域学术带头人。八五期间，他承担了“东南极中山站地区构造演化与矿产资源研究”(国家攻关3级专题)，以及“南极岩石圈结构特征、演化及其对环境背景的研究”(中国科学院八五资源环境重大基础项目中的二级课题)。经国家科委、基金委、中科院和国家海洋局极地考察办公室主持的验收评审为国际先进，部分领域国际领先水平。九五期间，承担中国科学院资源与生态环境九五重大项目“南、北极典型地区资源环境与全球变化研究”，参加国家九五攻关项目“南极地区对全球变化的响应和反馈作用研究”(专题负责人)，参加中国科学院资源环境九五重大项目“碰撞造山带的运动学研究”，国家自然科学基金九五重大项目“大别－苏鲁地区超高压变质作用过程及形成环境”，和联合国“全球计划－公共管理与灾害科学相结合”等研究项目工作。承担中科院重大创新方向项目“青藏高原东北缘晚古生代大陆增生与中新生代陆内变形研究”。参加国家重点基础研究发展规划项目《大陆深俯冲作用》（负责其中课题“大陆深俯冲－碰撞造山带的几何学和运动学”），科技部“南极地区地球环境监测与关键过程研究”、中国科学院创新项目“南极辐合带－DOME A断面上的全球变化研究”中的课题“伊利莎白公主地末次冰盛期以来冰盖进退过程与陨石研究”，承担科技部国家社会公益项目（2级）南极湖泊、拉斯曼丘陵地质和陨石研究，科技部国家基础项目（2级）南极拉斯曼丘陵地质和陨石研究等。现任国际南极研究科学委员会(SCAR)地球科学工作组常任代表、中国科学院极地科学委员会秘书长、国际极地学术刊物《TERRA ANTARTICA》编辑、《南极研究》编委会委员、中国极地研究所研究系列高级专业技术职务评审委员会委员、中国科学院现代地球科学中心学术委员会委员，联合国“全球计划－公共管理与灾害科学相结合”项目中国协调办公室主任。共参加撰写专著2部，撰写科普著作6部，论文100多篇。
电视论文片“南极与人类”获广电部优秀影视一等奖(排名第3)；