Babası Süleyman Şah'ın 1086' da Suriye seferinde Melik Tutuş'a yenilmesi ve ölümü üzerine, Büyük Selçuklu Sultanı Melikşah onun oğulları Kılıç Arslan ve Davud Arslan'ı İsfehan'a götürdü. Kılıç Arslan burada altı sene iyi bir eğitim ve öğretim gördü.
Kılıç Arslan, 1092' de Büyük Selçuklu Sultanı Berkyaruk'un izni ile Anadolu'ya gelerek İznik'te altı yıldır boş duran Türkiye Selçukluları tahtına çıktı. Yanındaki Türkmen ailelerini İznik' e yerleştirerek, Anadolu' da dağılmış olan birliği yeniden te'sis etti.
Bu sırada Bizanslıların fırsattan istifade ile Marmara sahillerini işgale başlamaları üzerine Kılıç Arslan İzmir Bey'İ Çaka ile ittifak ederek mücadeleye girişti. İmparator Alexios' un Türk kuvvetlerine karşı denizden gönderdiği büyük bir ordubozguna uğratıldı. İznik' e saldırıları bertaraf edilen Bizanslılar, Balıkesir ve Kapıdağı bölgelerinden de geri püskürtüldüler.
1095' de Malatya üzerine sefere çıkan Kılıç Arslan kaleyi tam düşürmek üzere iken, yüzbinlerce kişilik haçlı kuvvetlerinin Türkiye topraklarına girdiğini haber aldı. Bunun üzerine, muhasarayı kaldırarak süratle memleketini müdafaaya döndü. İznik' i muhasara eden haçlılara karşı hisar önün de ordusunu savaşa soktu. Şiddetli çarpışmalar sonun da iki taraf da ağır zayiat verdi. Birçok haçlı kumandanı öldürüldü. Ancak düşman devamlı takviye alıyordu. Kalabalık düşman kuvvetlerine karşı meydan savaşı vermenin tehlikeli olacağını anlayan Kılıç Arslan ordusunu geri çekmek zorunda kaldı. Böylece 22 yıllık Selçuklu payitahtı olan İznik şehri 29 Haziran 1097' de Haçlı kuvvetlerinin eline geçti.
Kılıç Arslan bundan sonra Danişmend Gazi ve Kayseri emiri Hasan ile birşleşerek Eskişehir' e doğru harekete geçen haçlılara dağ, geçit ve vadiler de sürekli baskınlar düzenleyerek ağır zayiat verdirdi. Öyle ki, Kayseri ve Toroslar üzerinden Kudüs' e doğru yol alan haçlı ordusu Kılıç Arslan' ın ve kumandanlarının yıtpratma savaşları neticesin de altı yüz binden yüz bine düştü. Neticede Kudüs' e ulaşan haçlılar bu bölgedeki büyük Selçuklu emirlerinin rekabetinden de faydalanarak Antakya, Urfa ve Kudüs' de hıristiyan idareler kurdular.
İznik' in kaybından ve Birinci Haçlı seferinden sonra Kılıç Arslan, Anadolu Türklerini toplamaya başlayarak, Konya' yı başkent yaptı. Büyük Selçuklu İmparatorluğu'nun parçalanmasından faydalanarak bütün İslam alemine hakim olmak teşebbüsüne girişti. Ancak Musul emiri Çavlı, Artukoğlu İlgazi ve Suriye meliki Rıdvan ile 1107 senesi Temmuz ayında Habur ırmağı kıyısında yaptığı savaşı kaybetti. Yaralı olarak Habur ırmağını geçerken boğularak şehid oldu. Naşı Meyyafarikin' e götürülerek kendisi için yapılan Türbeye defn edildi.
Türkiye Selçuklu Devleti'nin en buhranlı devrelerinde hükümdar olan Birinci Kılıç Arslan, teşkilatçı bir devlet adamıydı. Üstün kumandanlık kabiliyetine sahip, hayatı mücadele içinde geçen büyük bir kahraman ve gazidir. Mutaassıp haçlı ordusuna ağır kayıplar verdirerek, Türklerin Anadolu topraklarından atılamayacağını isbat etti. Çok hayır işleyip ahalisinin sevgisini kazandı. Hıristiyan halka da adalet ve şefkatle davrandı. Bu yüzden devrin tarihçileri "Kılıç Arslan' ın ölümü hıristiyanlar için de bit matem oldu." demişlerdir.