刘小龙自小身体虚弱，父母为了让他锻炼身体，决定在他7岁时送他到市体校学习羽毛球。因为左撇子的特点，小龙受到教练的重视，而他打球的目的，也渐渐从锻炼身体转变为争取好成绩。
1999年，福建省队为培养新人，破格从市体校直接招收小球员，刘小龙也因此被征召。可是，由于自小体弱多病，体能较差，教练遂安排他改练双打。2005年，他便在全国青年赛中取得佳绩，并引起了国家队教练注意。
2006年6月，刘小龙被选进国家二队，并在同年的世界青年羽毛球锦标赛，分别联同李田和廖婧梅，赢得男子双打和混合双打两项亚军。至2008年初，他再被提升至一队，次年4月便曾联同柴飙参加在水原市举行的亚洲羽毛球锦标赛，赢得男子双打季军；其后更被派参加海德拉巴举行的世界羽毛球锦标赛。其后，刘小龙被教练安排改与邱子瀚搭档。2013年5月27日苏迪曼杯五连冠之后，男双新锐刘小龙成功晋升世界冠军，成为中国羽毛球队总教练李永波麾下的世界冠军俱乐部的第74名成员。 
2017年6月26日，刘小龙在微博上宣布退役。 
2017年9月3日，第十三届全运会羽毛球男团决赛中，福建2：3负于北京，获得亚军。第四场比赛中，福建队的刘小龙/刘成2：0战胜北京队的于小渝/戚双双