1930年出生于内蒙古八里罕。1946-1948年于北平育英中学读高中。期间拜故宫篆刻名家金禹民先生为师，学习篆刻及雕钮艺术。1951-1956年就读于中央美术学院雕塑系。1956年中央美术学院雕塑系研究生毕业，后留校，分配到雕塑创作室专业从事雕塑创作。1952-1963年主要创作了《采茶姑娘》《刘胡兰》《摔跤手》《少女》《梦》《顽童》等作品。先后参加了中国革命博物馆、中国人民革命军事博物馆、工人体育场等处的大型雕塑创作。上世纪70年代末至今，先后创作了《无题》《母亲的骄傲》《乐在其中》《陶醉》《起步》《海风》《绝望》等石雕、木雕作品。为吉林市、北京对外经济贸易大学、中国医学科学院肿瘤医院、叶剑英纪念园等处创作了大型室外雕塑。1981年、1989年、2000年三次在中国美术馆举办个人雕塑作品展。2004年获原文化部颁发“造型艺术成就奖”。2016年在中国美术馆举办“焕然有章——刘焕章雕塑艺术展”，同年获“中国姿态——第四届中国雕塑大展”中国雕塑终生成就奖。《少女》《无题》《摔跤手》《雄狮》《起步》《顽童》《梦》《海风》等近90件作品被中国美术馆、中国国家博物馆、中国国家画院、中国雕塑院和中央美术学院收藏。

出版《刘焕章雕刻选》（外文出版社，1984）、《刘焕章雕塑选》（辽宁美术出版社，1985）、《刘焕章雕塑艺术》《刘焕章篆刻艺术》《刘焕章雕钮艺术》（荣宝斋出版社，1999）、《刘焕章雕塑作品集》（人民美术出版社，2000）。

曾任中国美术家协会理事，中央美术学院雕塑创作研究所研究员。享受国务院政府特殊津贴。