刘大年，湖南华容人。1915年8月1日出生。六岁入小学，大部分时间念私塾。1936年肄业于长沙湖南国学专修学校。1938年进陕北抗日军政大学，同年加入中国共产党。翌年抗日军政大学第五期毕业，学校这时已经迁移到了晋东南地区。抗大毕业后，他被分配在冀西和冀南抗日根据地工作。以后长期生活、斗争在太行山和河北平原上。

1939年起，他先后任冀西专区行政干部学校教导主任，晋冀鲁豫边区政府冀南行署宣传科长，冀南抗战学院、政治学校教员，北方大学工学院副主任，北方大学、华北大学历史研究室副主任。1950年中国科学院近代史研究所成立，担任研究员，兼科学院编译局副局长，并为科学院党组成员。1954年以后，任近代史研究所副所长、中国社会科学院学部委员。“文化大革命”中被作为走资派批判，下放劳动。1978年恢复工作，任中国社会科学院近代史研究所所长，社会科学院研究生院教授，博士生导师。

1964年起，刘大年连续当选为第三届至第七届全国人大代表，第四届至第七届全国人大常委，是六、七届全国人大教科文卫委员会委员。 1980年中国史学会重建，他当选为第二、第三届史学会主席团成员、执行主席，后兼任中国社会科学院近代史研究所名誉所长、孙中山研究学会副会长和抗日战争史学会会长。