1997年 - 2000年，任台湾“行政院”副院长。

1998年 - 2000年，任“台湾行政院教育改革推动小组”召集人。

2000年起，任台湾清华大学讲座教授

2000年 - 2008年，任财团法人李国鼎科技基金会董事长。

2000年 - 2004年，任财团法人“国家政策研究基金会”副董事长。

2001年5月 - 2009年9月，任台湾玉山科技协会理事长。

2004年8月1日 - 2008年5月19日，任东吴大学校长。

2006年5月 - 2008年5月，任私立大学校院协进会理事长。

2008年5月20日 - 2009年9月10日，出任台湾“行政院长”。

2009年9月7日，宣布辞职，10日带领“内阁”成员总辞职。

2010年1月1日起，任台湾“总统府”资政。

2010年1月14日-2016年11月，任台湾“中华文化总会”会长。

2021年9月，任两岸企业家峰会台湾方面理事长。

2021年9月9日，“两岸企业家峰会”台湾方面第三届第一次会员代表大会召开，大会任命：新任35位理事推选出台湾地区前行政管理机构负责人、华聚产业共同标准推动基金会顾问刘兆玄接任新理事长。

早年时期

刘兆玄，衡阳市人，刘国运之子，年轻时曾醉迷于武侠小说，与哥哥刘兆藜、弟弟刘兆凯共同以“上官鼎”的笔名从事过武侠小说的写作，以刘兆玄为主要执笔者。作品包括《七步干戈》、《沉沙谷》等十余部。也曾帮古龙代笔续完《剑毒梅香》。

先后毕业于师大附中、台湾大学化学系，后赴加拿大深造，在加拿大多伦多大学取得化学博士学位后随即回台任教于台湾清华大学，日后更在清华一路当上理学院院长、校长等职务，现仍在台湾清华大学任讲座教授。1979年时被政府任命，进入“行政院国家科学委员会”工作，开始政府官员与学界交替的生涯。

学者从政

1993年时以台湾清华大学校长身份出任“交通部部长”，由于离任“交通部部长”简又新在任内爆发十八标弊案，使“交通部”的形象，继前任“交通部部长”张建邦的华隆案后，再次受到严重打击，身为学者的他被连战委以重任。时与同为衡阳人并担任“法务部长”的马英九并称，刘马两人更一直维持着君子之交。由于学者严谨不阿的性格，任内多起工程与财团对立，国民党赢得1996年台湾地区领导人选举后，在“立法院”只是仅仅过半，有不少民代要求不容易妥协的他与查黑过度的马英九下台。最后连战内阁大改组时，与马同时离开部长行列，刘转任学术性较强的“国科会任主委”，马转任“政务委员”。1997年，萧万长组阁时出任“行政院副院长”，隔年马英九参选台北市长，刘兆玄义不容辞多次力挺协助。

教育改革

他在“交通部部长”任内，应“行政院教育改革审议委员会”主任委员兼召集人李远哲的邀请，在1994年到1996年间兼任“行政院教育改革审议委员会委员”。

1996年12月，时任台湾地区副领导人兼“行政院院长”连战下令“行政院”成立跨部会“教育改革推动小组”。“教育改革推动小组”在1998年1月，萧万长院长任内正式成立，由时任“行政院副院长”，也是前教改会委员的他担任召集人。

1998年5月14日，“行政院”院会通过“教育改革行动方案”，编列5年1570亿的经费推动教育改革的重点工作，萧万长当天裁示：“请推动小组召集人刘副院长协调'教育部'，融合‘教育改革总咨议报告书’及‘教育部’原先提出的‘教育改革总体计划纲要’，择取其中最重要的改革项目拟具‘教育改革行动方案’，作为落实教育改革工作与评估教育改革成效的依据。在本院‘教改推动小组’审议过程中与各方专家学者达到充份的共识”。

力权改革

2000年大选国民党失利后，刘也辞去台湾“行政院副院长”一职，并出任国民党主席连战的文胆。刘兆玄曾多次力劝国民党大幅度的改革调整，包括订定排黑条款，将不符合资格的国民党公职人员开除党籍、将党产全数信托处理、大幅精简人事、招纳青年人加入国民党、党员直选党主席、党内全面民主化等等主张，强调国民党必须大破才能重生。然其主张对国民党的冲击过大，引起众多派系势力反弹，导致连战任内改革成果有限，国民党也未能在2004台湾地区领导人大选赢回执政权。

2001年5月担任台湾玉山科技协会四年两任的理事长，1989年玉山科技协会由旅居美国的科技界华人筹组，旨在促进台、美两地科技、投资之交流，进而推动企业双向创业资金合作、交换科技情报。台湾玉山科技协会在张忠谋、施振荣、庄以德、与王伯元等科技与风投的前辈支持下，在林琦翔成功的会务运作经营下，让刘兆玄在两岸科技产业持续发挥影响力。

2004年8月，出任东吴大学校长，重回学术界工作，但对政治仍有其个人的观点及立场。2005年国民党主席选举时，表态支持多年好友马英九。

“行政院长”任内

2008年3月，中国国民党胜出大选。刘兆玄接受台湾地区领导人马英九的组阁邀请，出任台湾“行政院长”，尽管他初时否认，但渐渐演变为默认，4月10日，刘兆玄亲口证实，将接任台湾“行政院长”。5月20日出任台湾“行政院长”，并卸下东吴大学校长职务，由副校长马君梅暂代。虽然在5月30日第一次到台湾“立法院”施政报告时即因油电双涨政策而迫道歉，刘兆玄也发出了“以道歉开头，将以掌声结束”这句名言。

2009年8月8日，中度台风莫拉克袭卷台湾，山区遭惊人雨量引发的土石流摧毁多处地区民宅，死亡及失踪人数难以统计，而平地淹水更使农、渔、畜产业损失预估超出二百亿新台币，此即为台湾史上近五十年来最大规模的天灾八八水灾。然而刘兆玄“内阁”中出现延误救灾、且许多阁员“”失言行为的争议。8月18日，马英九对“八八水灾”召开记者会，台湾“行政院长”刘兆玄没有出席，此时其已向马英九提出辞职申请。8月22日，小林村为罹难者举行二七法会。刘兆玄遭高雄县甲仙乡小林村灾民的呛声要求下台。

2009年9月7日，随着八八水灾引发的政治风波越演越烈。刘兆玄亲自在“行政院”召开记者会，宣布鉴于初步重建任务已告一段落，为负起八八水灾所衍生的政治责任，已于9月6日晚间向台湾地区领导人马英九请辞并获准，于9月10日率领“内阁”总辞，此前刘兆玄曾于8月中旬向马英九请辞，但马英九以救灾为重为由予以婉拒。

2009年9月10日正式“内阁”总辞，由中国国民党秘书长吴敦义接任“行政院长”，桃园县长朱立伦接任“行政副院长”。

接任台湾“中华文化总会”会长

2010年1月14日，接任台湾“中华文化总会”会长，为首位非台湾地区领导人兼任的专任会长。

回衡省亲

刘兆玄虽身居台湾，但非常关心家乡衡阳的发展，特别是在衡阳引进富士康过程中做了大量工作，多次以打电话、写信及专题面谈等形式做富士康总裁郭台铭工作，促其投资衡阳，对郭台铭决定来衡投资起至关重要的作用。富士康落户衡阳后，还经常关心、了解项目的进展情况。

2012年8月27日上午，衡邵高速公路金兰出口连接线附近，自发赶来的村民以家乡人的热情迎接游子的回家。刘兆玄出现在家乡亲友们的面前，一位乡亲向回到故里的刘兆玄递上了特地准备的家乡水，关切地问候：“回家了，喝一口家乡的水。”接过乡亲手中的水，刘兆玄在温暖的乡情中连说“谢谢”。刘兆玄对乡亲们说，回到故乡是一个期盼已久的愿望。

2012年8月27日，衡阳县金兰镇香花村香花堂演绎浓浓乡情，台湾“中华文化总会”会长刘兆玄先生偕夫人钱明赛及弟弟刘兆凯回到衡阳，踏上自己的祖居地省亲祭祖，浓浓乡音真诚表达出回乡的感受：“回家的感觉很好!”衡阳市市长张自银对刘兆玄一行“回家”表示热诚欢迎。

刘兆玄表示，此番回衡，目的之一是回乡省亲。衡阳市市长张自银到台湾时曾多次盛情邀请，自己也从各种资料上，看到衡阳的进步，亲眼所见后，刘兆玄更感叹，家乡衡阳物华天宝、人杰地灵，他相信，在乡亲们的共同努力下，衡阳在全国名列前茅是指日可待！刘兆玄同时表示，这次一道来衡考察的，还有包括郭台铭在内的多位台湾企业家，自己愿为衡阳的更进一步“做一些事情”，在继续对接富士康的基础上，把更多科技企业带回家乡。

回到家乡的刘兆玄说得最多的是“感激”。他说，第一次回到家乡衡阳，感受到家乡可谓“物华天宝、人杰地灵”。他深情寄语，希望家乡衡阳成为名列全国前列的城市。刘兆玄说，自己将与衡阳的乡亲们共同努力，为家乡进一步发展尽力。

2012年8月27日晚，衡阳市委、衡阳市人民政府举行了欢迎晚宴。东元集团总经理郑福进，富士康科技集团新绿数事业群总经理谢冠宏，省长助理袁建尧，省台办主任冯波，市领导胡国初、谢恒斌、曾仁忠、谢宏治、朱玉萍、罗东海、许满意、邓柯、胡水龙等出席。

2012年8月28日，台湾“中华文化总会”会长刘兆玄考察衡阳白沙洲工业园区，来到富士康数位产业园繁忙的流水生产线，刘兆玄边听边看，并不时地询问企业生产经营相关情况。在富士迈生产车间，刘兆玄观看了LED照明灯整个工艺流程，详细了解产品相关性能。刘兆玄对快速发展的白沙洲工业园区连连称赞。省委副书记梅克保，衡阳市市长张自银陪同考察。

出版武侠小说

2014年以“上官鼎”笔名出版武侠小说《王道剑》，以明朝“靖难之变”为故事背景。距1968年封笔相隔46年，《王道剑》共5册，88万字。

父亲：刘国运，黄埔军校第六期毕业。

母亲：钟畹芳，师范毕业。

大哥：刘兆宁，台大学士，美国伊利诺大学香槟分校电脑博士，教授。

二哥：刘兆华，台大学士，美国伊利诺大学香槟分校博士，殁。

三哥：刘兆汉，台大学士，美国布朗大学电机博士，台湾地区“中央研究院”院士，曾任教于美国伊利诺大学香槟分校电机与电脑工程学系20余年，现任台湾“中央研究院”副院长。

四哥：刘兆藜，台大地质学士，美国伊利诺大学香槟分校博士，教授。

小弟：刘兆凯，台大电机系学士，美国伊利诺大学香槟分校电机与电脑工程博士，现任东元电机董事长。

钱明赛：新竹女中毕业，台大植物系学士，加拿大多伦多大学生化博士，任职新竹食品工业研究所，担任检验技术研发及服务中心主任。1984年第十届十大杰出女青年。

长女：刘正薇，世新大学毕业，记者，任职于华视。

次女：刘正芸，现任职于乔治亚理工学院，助理教授。

长子：刘正豪，现于美国德州奥斯汀分校攻读化学博士。

香花堂位于衡阳市衡阳县金兰镇香花村，是与刘兆玄的祖籍地。1907年6月，刘兆玄父亲刘国运在香花堂出生。

刘兆藜、刘兆玄、刘兆凯三兄弟以“上官鼎”为集体创作之笔名发表武侠小说，隐喻三足鼎立之义。刘兆玄为主要执笔者，四哥刘兆藜负责男女之情的描述，六弟刘兆凯专写武打部分。1960年兄弟三人合写《芦野侠踪》，让“上官鼎”一举成名。此后，相继出版《长干行》、《沉沙谷》、《铁骑令》、《烽原豪侠传》、《七步干戈》、《侠骨关》、《金刀亭》等一系列作品，曾帮古龙代写《剑毒梅香》。大学毕业后三兄弟相继出国深造，遂在1968年登报，宣布封笔。

刘兆黎、刘兆凯共同创作：《七步干戈》、《沉沙谷》、《芦野侠踪》、《沉沙谷》、《铁骑令》等，

续写《剑毒梅香》。

2014年，出版《王道剑》，90万字。