十一年（1861年），改候选同知，后以军功保举知府同治元年（1862年），入曾国藩幕府。五年（1866年），与杨文会等人于金陵设经书局。累加盐运使衔、河南候补道员，加二品衔。十一年（1872年），于上海设出洋幼童肄业局，总理沪局选送事宜。光绪四年（1878年），曾纪泽出任驻英、法、俄钦使，奏请刘翰清为二品顶戴钦使头等参赞。六年（1880年），调赴俄罗斯，兼摄钦使事务。中俄谈判新疆边界，刘翰清坚持力争，协助《伊犁条约》签订。八年（1882年），告假归国，甫到达即因风寒病殁。卹赠内阁学士