师从我国骨科界泰斗、中华医学会骨科分会第一届主任委员冯传汉教授, 攻读外科学临床技能博士学位。毕业后于北京大学人民医院工作，经过3年主治医师的临床工作后经考试成为我国首位获布劳恩（Braun）奖学金的临床外科医师，1995～1997年赴德国脊柱外科中心医院、Hessing骨科医院、ST-Josef医院深造，先后从师于欧洲脊柱外科大师（德国脊柱外科学会主席）Metz-Stavenhagen教授、欧洲颈椎外科大师Matzen教授、德国骨科学会主席Kramer教授，在脊柱外科领域潜心钻研探索，参与完成疑难脊柱外科手术千余例，使其无论从脊柱外科手术技艺还是相关基本理论上都有了质的飞跃。
刘海鹰主任回国后，于2001年下半年组建了北京大学人民医院脊柱外科，相继开展了类风湿性寰枢椎半脱位经侧块关节螺钉固定、重度脊柱侧凸矫形、强直性脊柱炎脊柱后凸畸形矫形、脊柱滑脱、椎管狭窄后路减压融合固定、腰椎后路非融合手术、陈旧性脊柱骨折脱位侧前方减压固定手术、颈椎人工椎间盘置换手术、颈椎后路椎管扩大成形术、颈椎病晚期前路多节段减压内固定手术等脊柱外科疑难手术逾6000例，创造了无一例神经系统严重并发症发生的佳绩，并以其良好的手术疗效，获得了广大患者的信赖，先后完成多项中央保健任务，成功的为数十位院士，前奥运体操冠军等社会精英施行手术。
近年来，刘海鹰主任潜心钻研、勇于进取，总结了大量的实用手术技巧，编撰了《儿童骨科手术图谱》、《骨科临床特殊病例大讨论—脊柱外科分册》、《脊柱内固定学》、《实用颈椎外科学》等著作，并通过大规模临床研究得以证实，在与国内外的著名脊柱外科专家广泛沟通后于2014年完成了我国首个《腰椎管狭窄症手术治疗规范》的专家意见稿，并远赴美国哈佛大学进行学术交流讲演，对我国腰椎管狭窄症以及腰椎退变性侧弯的手术治疗起到了一定的推进作用。
在科研上善于发现临床疑点、难点，勇于专研，曾承担北京市科委及国家自然科学基金多项、北京大学985“微创脊柱外科临床研究”基金等多项科研基金，在国内较早研究并报道了“类风湿性寰枢椎半脱位经侧块关节螺钉固定”、“中老年下肢关节疾病与脊柱疾病处理顺序”“术前预存自体血与术中引流血回输在脊柱外科手术中应用”、“退变性脊柱侧凸的外科治疗”“退变性侧弯的手术固定技巧”等文章，先后于《中华医学杂志英文版》、《中华医学杂志》、《中华外科杂志》、《中国脊柱脊髓杂志》等发表论著逾50篇。主译出版《脊柱内固定学》、《儿童骨科手术图谱》《中华骨科治疗学》等学术专著。