刘国梁从6岁开始学打乒乓球，1989年入选国青队，1991年入选国家队。运动员时代的刘国梁多次获得男子单打世界冠军，并与队友合作获得过男子双打世界冠军、混合双打世界冠军，作为主力队员多次与队友一起获得男子团体世界冠军，是首位在正式比赛中采取直拍横打技术并取得成功的乒乓球手，是中国男子乒乓球历史上第一位集奥运会、世乒赛、世界杯冠军于一身的“大满贯”得主。

刘国梁，1976年1月10日出生于河南省新乡市封丘县。1982年，开始学打球。1986年，在什刹海业余体校打了一圈，横扫什刹海。在先农坛，与北京市乒乓球队打，打了七八场只输了一场。并在这一年入伍。1989年，入选国家青年队。1991年，破格入选国家乒乓球队。

2003年，刘国梁进入上海交通大学学习。2009年，本科毕业于上海交通大学安泰经管学院。2011年，在北京红山口八一体工队被授予大校军衔。2014年在上海交大获得硕士研究生学位。

2017年4月，刘国梁卸任中国乒乓球男队主教练。同年6月，刘国梁卸任中国乒乓球总教练，同时出任中国乒乓球协会副主席。2018年8月，刘国梁入围第二届国际奥委会终身教练奖候选人。