刘季云，原名刘恩绵，曾用名刘继云，出生于北京一个普通市民家庭。他自幼喜爱京剧，早年曾师从著名京剧老旦龚云甫（其姨父）和文亮臣学习京剧，但因1935年嗓子意外受损而中断学戏。1937年，刘季云离开北平前往冀中抗日根据地，加入八路军，在冀中警备旅服役。1940年，他因会唱京剧被调入太行山实验剧团，与京剧名流吕班、裴东篱、史若虚等人共同开创了抗日根据地的京剧事业。
1945年后，刘季云历任晋冀鲁豫军区文工团艺术指导、第二野战军后勤部文工团团长等职。1950年，他带领文工团从重庆徒步行军两千五百里到达贵阳，并在沿途演出《白毛女》、《军民一家》等歌剧。1951年，他率团赴京参加国庆一周年庆祝活动，受到毛主席、周总理等领导人的接见。
1953年，刘季云调入解放军总政话剧团，出演《十六条枪》（饰维持会长）和《冲破黎明前的黑暗》（饰汉奸歪脖子李）等话剧，并在全国话剧汇演中获得二等奖。1956年，他被借用至八一电影制片厂，参演了影片《冲破黎明前的黑暗》和《五更寒》。1957年，他正式调入八一电影制片厂演员剧团，出演了多部经典影片，包括《英雄虎胆》、《林海雪原》、《暴风骤雨》、《夺印》、《秘密图纸》等。其中，在《战上海》中，他饰演国民党中将刘毅，生动展现了主人公起义时的复杂心态，受到观众好评。
刘季云在长期工作中因过度劳累和受到迫害，身染多种疾病，最终于1971年6月24日病逝，享年60岁。