刘汉兆出生于江苏省南京市，他从小就很喜欢音乐和篮球，他分别在南京市共青团路小学、南京市共青团路中学度过了小学与中学的生涯。刘汉兆从16岁开始学习街舞；之后，刘汉兆考入了江苏省戏剧学校，所学专业是戏剧表演。
2006年，出演江苏影视频道栏目剧《
百姓聊斋》，在剧中饰演男主角王浩，从而正式进入演艺圈；同年，参加江苏电视台综艺频道举办的“雪碧音乐季歌唱大赛”，并取得了第三名的成绩。
2007年，参加江苏卫视选秀娱乐节目《
名师高徒》的比赛，在第五场选拔赛中被淘汰；同年，参加东方卫视选秀娱乐节目《
我型我秀》的比赛，获得全国32强。
2013年，与
曹飞飞、
雷牧、
王迅合作主演职场情感喜剧《
型色男女》，在剧中饰演叶吾舞的弟弟叶思，与曹飞飞饰演一对姐弟；同年，出演
王启源执导的家庭情感微电影《小吉快跑》，在片中饰演男主角小吉。
2016年，出演
胡夏、徐娇、
鲁诺主演的青春爱情电影《
会痛的十七岁》；同年，与
翟星月、
秦汉擂、
黄一山合作主演校园喜剧电影《
流氓师姐》；之后，与
何乙轩、
辉灿、
周昕妤合作主演惊悚悬疑电影《
惊魂绣花鞋》，在片中饰演女主角安雯的弟弟安霖，与何乙轩饰演一对姐弟。
刘汉兆具有俊朗的外形，由于外形与陈冠希高度相似而被称为“内地版小陈冠希”。刘汉兆在一组写真中，身穿轻英伦风与运动风混搭的服装，不仅尽显其清爽俊朗的一面，而且还增添几许潇洒之气（网易评）。