Hükümdarlık dönemi: 1093-1107.
Anadolu Selçuklu Devleti’nin kurucusu Süleymanşah’ın oğludur. Süleymanşah’ın Suriye Emiri Tutuş ile yaptığı Ayn Seylem Savaşı’nda yaşamını yitirmesinden (5 Haziran 1086) yaklaşık altı ay sonra Antakya’ya gelen Selçuklu Sultanı Melikşah, Kılıç Arslan ile kardeşi Kulan Arslan’ı (Davut) İsfahan’a götürdü. Burada iyi bir eğitim gördü. İsfahan’da kaldı. Bu tarihten sonra ya Selçuklu sultanı Berkyaruk’un izniyle ya da kaçarak İznik’e geldi ve altı yıldır sahibini bekleyen Anadolu Selçuklu tahtına çıktı (1093).
İzmir Beyi Çaka Bey ile dostane ilişkiler kurdu ve onun kızıyla evlendiyse de Bizans İmparatoru I. Aleksios Kommenos çevirdiği oyunlarla I. Kılıç Arslan’ı, Çaka Bey’e karşı kışkırttı. Çaka Bey, Kılıç Arslan ile görüşmek üzere İznik’e gitti. Ancak Sultan, işbirliği yapacağı yerde kayınbabası Çaka Bey’i öldürttü.
Egemenlik alanını doğu yönünde genişletmek amacıyla Malatya’ya yürüdü (1095). Kenti uzun süre kuşattıysa da alamadı. Bu sırada İznik’i Haçlıların kuşattığını öğrendi ve Malatya kuşatmasına son verip İznik’e döndü. Kardeşi Davut, Haçlıları kılıçtan geçirdi. İkinci ordu ve eğitilmiş zırhlı askerlerden oluşuyordu, başlarında güçlü kontlar vardı. Kılıç Arslan, İznik’e geldiğinde kent Bizans ve Haçlı ordularınca kuşatılmıştı. İznik 26 Haziran 1097’de Bizans’ın eline geçti. Kılıç Arslan, İznik’i terk edip çekildi.
Danişmend Gazi ve Kayseri Emiri Hasan ile ortak düşmana karşı anlaşan Kılıç Arslan, 30 Haziran 1097 günü Eskişehir Ovası’na açılan vadiyi kesti. 4 Temmuz 1097 gününe kadar süren bir meydan savaşı yapıldı.
İznik yitirildiği için Konya’yı başkent yapan Kılıç Arslan, 1101’de Amasya yakınlarında Danişmendlilerin yardımıyla Haçlıların bir bölümünü yok etti. Ereğli’de sıkıştırdığı Haçlı birliklerinin büyük bir bölümünü kılıçtan geçirdi. Daha soma Danişmend Gazi üzerine yürüdü ve onu yendi (1103).
Uzun süre Malatya’yı kuşattı, sonunda Danişmend Gazi’nin oğlu Yağısıyan’dan kenti teslim aldı (2 Eylül 1106).
Böylece Danişmendlilerin etkisini de kırdı. Malatya’yı ele geçirdikten sonra Urfa üzerine yürüdü. Kenti bir süre kuşattıktan sonra Harran’a yöneldi ve burayı ele geçirdi. Ancak hastalandığı için Malatya’ya döndü. Kılıç Arslan’ın genişleme politikası Anadolu Selçukluları’yla Büyük Selçuklular arasındaki geleneksel çekişmeyi yeniden alevlendirdi.
Kılıç Arslan 1107 Mart’ında Musul’a girdi. Oğlu Şehinşah’ı burada bırakıp Büyük Selçukluların oluşturdukları ortak güç üzerine yürüdü. İki taraf Habur Irmağı kıyısında karşılaştı.
Kılıç Arslan’ın Anadolu’ dan istediği birlikler henüz gelmemişti. Kahramanca savaşmasına karşın ordusu bozguna uğradı. Tutsak düşmekten korkarak atını Habur Irmağı’na sürdü. Atı ve kendisi zırhlı olduğundan boğularak öldü (3 Haziran 1107). Yerine oğlu Şehinşah geçti.