刘炎，1904年11月28日出生于湖南省桃源县，1927年8月加入中国共产党，9月参加了秋收起义。1933年，刘炎调任红一军团政治部地方工作部部长，参加了中央革命根据地第二、三次反“围剿”和二万五千里长征。

抗日战争全面爆发后，红军长征后留在南方八省坚持斗争的游击队组成新四军，下辖4个支队，刘炎任一支队政治部主任，协助司令员陈毅带领一支队主力进入苏南地区，开辟了以茅山为中心的苏南抗日根据地。

1939年11月7日，新四军江南指挥部在溧阳县水西村建立，刘炎任政治部主任。他带领政治部的同志周密组织，开展深入的政治动员，为新四军打开苏北抗战局面做了充分的组织准备和思想准备。次年7月，新四军江南指挥部挥戈东进，进驻黄桥。黄桥战役后，新四军江南指挥部改为新四军苏北指挥部，刘炎仍任政治部主任，领导当地干部，大力开展群众工作，推动统一战线和政权建设，先后建立泰兴、如皋、靖江、泰州、海安5个县民主政权。

皖南事变后，中央军委重组新四军军部，苏北指挥部及所属部队编为新四军第一师，刘炎任政委。1941年2月，日军乘新四军军部刚刚重建，各师部队正在整编之际，大举向苏北、苏中抗日根据地进行“扫荡”。粟裕和刘炎指挥一师，在海安泰州之间与敌展开激战，歼敌5000余人，乘胜攻占了泰州。

1942年春，刘炎积劳成疾，但他仍带病坚持工作，此时，苏中地区反“扫荡”斗争正进入关键时刻。日军在如东县丰利镇集结3000兵力，准备“扫荡”苏中地区，当时住在海滨乡养病的刘炎冒着倾盆大雨赶到司令部驻地同粟裕研究反“扫荡”作战方案。刘炎和粟裕率领一师及苏中军区对敌占区发动了进攻，采取主力尾追敌人、迂回歼敌的办法消灭敌人，粉碎了日军的疯狂“扫荡”，巩固和发展了苏中抗日根据地。

解放战争中，新四军主力奉命从苏北撤往山东，刘炎随部转移。1946年11月20日，刘炎在山东临沂病逝，年仅42岁。