刘东生祖籍天津，生于辽宁沈阳。父亲刘辑五(时任奉天铁路皇姑屯站站长)，母亲赵博直。刘东生5岁上私塾，12岁考入著名的天津南开中学。国难当头之际，目睹炸死张作霖的火车残骸，日本浪人的恶行以及回京途中因卢沟桥事变火车半途停车至深夜等遭遇，使他少小知国耻，成年后立志科学救国。
    刘东生1937年从南开中学毕业，但日本的入侵，北大，清华等著名学府纷纷南迁。战火遍及中国的东半部，交通瘫痪。在度过艰难的一年后，谢绝了父亲出国深造的安排，立志科学救国的刘东生踏上了艰辛的求学之路。他从天津搭乘轮船到上海，再转香港，又渡海到越南西贡，坐火车经河内，最终到达昆明，进入西南联大。这中间经历了海上漂泊的苦闷，在香港等待船票的傍徨。入联大时，他遵照父命攻读机械，后有感于找矿更能直接为抗战服务，改学地质。在日机侵扰，同学惨死于轰炸，生活艰苦等情况下，刻苦学习，最后以优异成绩完成学业。
    一心想进入具有国际水平的地质调查所的刘东生，因病错失报考的机会，只能目送同学上路。后幸遇名医，一年后治愈胃病，入战地服务团空军招待所，投身抗战。先后转战成都、西安，为盟军飞行员服务。