劉家麒在中學就讀時響應武昌起義，投入學生軍，民國成立後選送湖北陸軍小學、陸軍第二預備學校等，後升入保定軍校第六期步兵科就讀。劉家麒畢業後派至邊防軍教導團學習重砲，後於邊防軍擔任砲兵軍官，並隨第三混成旅移防外蒙。1920年直皖戰爭後，邊防軍形同瓦解，劉家麒隨上司魏益三改投奉系，1925年時又隨其脫離奉軍，先後轉入馮玉祥、吳佩孚麾下。北伐期間，魏益三部改編為國民革命軍第三十軍，劉家麒仍任該軍砲兵司令。
北伐結束後，第三十軍進行縮編，劉家麒於1931年改任第五十四師（師長郝夢齡）參謀長、第一六二旅旅長等，參加剿共戰役；1934年時再入陸軍大學特別班第二期深造，結業後升任第五十四師師長。抗戰爆發後，劉家麒部進入山西北部作戰，並投入忻口戰役。10月16日，劉家麒與上司郝夢齡皆在忻口前線遭砲彈擊中而陣亡，後獲追贈為中將。