毕业于湖北医科大学、比利时布鲁塞尔自由大学医学院，分获硕士、博士学位。他在多个国家担任生殖医学和遗传学领域的实验室主任，是全球早期开展卵细胞浆内单精子注射和植入前胚胎遗传性疾病诊断技术的研究人员之一。比利时―荷兰胚胎学学会授予他“最佳青年科学家奖”；美国和欧洲生殖医学协会共同授予他“大西洋医学学会学术交流奖”，美国和国际生殖年会授予他“辅助生殖技术奖”。2000年，刘家恩回国创业，现任武汉大学教授、北京家恩德运医院院长、北京家恩德仁医院院长。