出生在内蒙古，是手枪和中心发火枪运动员。他在1995年至2001年期间于盛浩明教练的带领下在内蒙古射击队进行训练。2002年，他入选国家队。刘国辉在入选国家队的第一年就参与了釜山亚运，在该届亚运中，他先后以686.8环赢得男子个人25米手枪速射小项的金牌、取得男子个人25米手枪小项银牌，更在男子团体25米手枪小项以1724环打破亚洲纪录的成绩再夺金牌。同年6月，他在意大利米兰站世界杯的男子个人25米手枪小项取得冠军，是中国射击队历史以来第一面手枪的锦标。两个月后的德国世界盃总决赛，他得到男子个人手枪小项