Çok güçlü bir hükümdar olan Kılıçarslan, Haçlı Seferleri ile mücadele etmiş ve haçlı hareketini durdurmayı başarmıştır. Aynı zamanda Musul'u da ele geçiren ve Anadolu'da çok büyük başarılara imza atan büyük hükümdarın genç yaşta vefat etmesi Anadolu Selçuklu Devleti'nin Fetret Dönemi'ne sürüklenmesine neden olmuştur.
1079 yılında doğduğu düşünülen Kılıçarslan'ın doğum tarihi ve doğum yeri kesin olarak bilinmemektedir. Kılıçarslan, Anadolu Selçuklu Devleti'nin kurucusu olan Kutalmışoğlu Süleyman Şah'ın oğludur. Oldukça büyük bir hükümdar olan Kılıçarslan, Bizans kaynaklarında "Klitziasthlas" olarak anılmakta, Latin kroniklerinde ise babası Süleyman Şah'ın (Soliman) ismiyle tanınmaktadır.
Babasının ölümünden sonra Büyük Selçuklu Devleti Sultanı olan Melikşah tarafından kardeşi Kulan Arslan ile esir alınan Kılıç Arslan, İsfahan'a götürülmüş ve Melikşah'ın ölümüne kadar kardeşi ile bilrlikte İsfahan'da esir tutulmuştur. 1092 yılında Melikşah'ın ölümünden sonra serbest kalan kardeşler İznik'e gitmişlerdir.
I. Kılıç Arslan, Haçlı Seferleri ile yaptığı mücadeleler, Musul'u alması ve Anadolu'da elde ettiği başarılar ile tanınmaktadır.
Anadolu'daki en büyük rakibi olan Danişmendli Beyliği'ni etkisiz hale getirip Malatya'yı Anadolu Selçuklu Devleti'nin merkezi yapmıştır. Böylece Anadolu Selçuklu Devleti, Doğu Anadolu'nun en güçlü devleti haline gelmiştir.
Dedesi'nden beri devam eden Büyük Selçuklu tahtını ele geçirme çabasını devam ettiren Kılıçarslan Musul'u ele geçirmiş ve kendi adına hutbe okutarak Büyük Selçuklu tahtına aday olduğunu herkese göstermiştir.
Çok genç yaşta hayatını kaybeden Kılıçarslan, hem devletini yasa boğmuş hem de Anadolu Selçuklu Devleti'nin siyasi birliğini zora düşürmüştür. Kılıçarslan'ın ölümünden sonra Anadolu Selçuklu Devleti, Fetret Devri'ne girmiştir.
Kılıçarslan, 1107 yılında girdiği bir savaşta, kendisine bağlılık yemini eden Doğu Anadolu beylerinin Büyük Selçuklu Sultanı Muhammed Tapar'ın askerlerinin çok sayıda olduğunu görüp taraf değiştirmesi sebebiyle bozguna uğramıştır.
Bozgundan sonra geri çekilmeye karar veren Kılıçarslan, Habur Çayı'nı geçmek isterken kendisinin ve atının zırhlarının ağırlığından dolayı boğularak hayatını kaybetmiştir. Cesedi birkaç gün sonra kıyıya vurmuş ve Meyyafarkin'e (Şimdiki adı ile Silvan) götürülerek defnedilmiştir.