1939年4月19日出生于河北省无极县，摄影测量与遥感专家，被誉为测绘界的“工人师傅”，现任中国测绘科学研究院名誉院长、研究员，并受聘担任首都师范大学资源环境与旅游学院，山东科技大学测绘学院，河南理工大学测绘与国土信息工程学院博士生导师。

1962年毕业于武汉测绘学院；1987年成为国家测绘局测绘科学研究所教授级工程师；1994年当选为中国工程院首批院士。  

刘先林一直致力于航空摄影测量理论与航测仪器的研究工作，他取得了一系列重大科研成果，多项成果填补国内空白，结束了中国先进测绘仪器全部依赖进口的历史。他通过仪器研制有力地推动了整个行业的发展，大大加快了中国测绘从传统技术体系向数字化测绘技术体系的转变。

1963年，刘先林研究成功坐标法解析辐射三角测量，解决了由测制中小比例尺地形图转入测制大比例尺地形图时，航测内业辐射三角测量平面加密精度低的问题，为1：1万航测内业平面加密开创了新的途径。该方法被编入当时国家测绘总局1：1万航测内业规范。

1988年以后，刘先林相继研制成功集光机电计算机技术于一体的JX—1解析测图仪和JX—3解析测图仪，填补了国内该类仪器的空白，部分占领了国内市场，JX—3解析测图仪并获1992年国家科技进步一等奖。1998年5月研制成功JX—4A数字摄影测量工作站，获国家测绘局1999年度科技进步一等奖。

1990年，被国务院批准享受政府特殊津贴。

1999年，刘先林领导科研小组研制成功数字化测绘技术集成及产业化，于2001年荣获国家科技进步一等奖。

2007年5月，刘先林牵头研制的SWDC数字航空摄影仪通过产品鉴定。鉴定委员会认为，SWDC系列数字航空摄影仪作为空间信息获取与更新的重要技术手段，填补了国内空白。

2014年3月18日，首届新时期“感动测绘人物”颁奖盛典在北京举行，刘先林获奖。