大學(xué)畢業(yè)后，從軍擔(dān)任陸軍少尉預(yù)官。退伍后報(bào)考 國立清華大學(xué)原子科學(xué)研究所，獲得正取，但因同時(shí)取得美國麻省理工學(xué)院獎(jiǎng)學(xué)金，所以便只身負(fù)笈留美，順利取得麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)碩士、博士。之后曾經(jīng)執(zhí)教麻省理工學(xué)院、伊利諾大學(xué)、 國立清華大學(xué)等，并擔(dān)任伊利諾大學(xué)香檳校區(qū)助理副校長一職。1998年，經(jīng)過 國立清華大學(xué)及臺(tái)灣“教育部”甄選后，出任國立清華大學(xué)第二任遴選的校長一職。

劉炯朗先后當(dāng)選美國電子 電機(jī)工程師學(xué)會(huì)院士、 美國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）杰出會(huì)員，并于2000年當(dāng)選臺(tái)灣“ 中央研究院”院士。2002卸下校長一職后，依舊于清華大學(xué)信息系、香港科技大學(xué)繼續(xù)從事教學(xué)工作。

劉炯朗在 國立清華大學(xué)校長任內(nèi)，因“教育部”政策致使學(xué)校經(jīng)費(fèi)日漸短缺，幸賴劉炯朗大力募款成功，共從臺(tái)積電、旺宏、臺(tái)達(dá)電、威盛、凌陽、 合勤、臺(tái)灣應(yīng)用等諸多公司募得大筆捐款，讓學(xué)校建設(shè)不至于落后。同時(shí)，與友校交通大學(xué)、 中央大學(xué)、 陽明大學(xué)等合作方案，更是在劉校長的大力促成下，頗具進(jìn)展。而兩岸清華及與北大、復(fù)旦、蘇州、蘭州大學(xué)的交流及成果，亦頗可觀。