虫プロダクションやTCJなど他社の作品もこなしながら、『魔法使いサリー』で原画に昇格。1968年に朝日フィルムへ、1969年にハテナプロへとスタジオを移り、同年の『タイガーマスク』で初の作画監督を経験。『タイガーマスク』は小松原にとって初の劇画調の作品であり、初期の代表的な仕事と評価されている。ハテナプロは分裂する形で解散し、1970年に小松原は、村田耕一、米川功真、才田俊次らと作画スタジオオープロダクションを設立。オープロダクションは、東映動画や東京ムービー、日本アニメーションの作品を手がけたが、小松原はもっぱら東映動画作品に参加した。しかし、メイプルタウン物語(1986年)を手がけて以降、東映動画作品を手がけることはほとんどなくなりトライアングルスタッフ制作の作品の参加に移行した。1972年の『デビルマン』を始めとして、『ゲッターロボ』(1974年)、『ゲッターロボG』（1975年）、『UFOロボ グレンダイザー』（1975年）、『マグネロボ ガ・キーン』（1976年）と東映動画で永井豪原作のテレビアニメのキャラクターデザインを次々と任された。1987年からのマンガ版を元にした『デビルマン』をリメイクしたオリジナルビデオアニメでは、再びキャラクターデザインと作画監督を務めている。『宇宙戦艦ヤマト』でブームを巻き起こしていた松本零士作品のキャラクターデザインを担当するようになり、1978年のテレビアニメ『宇宙海賊キャプテンハーロック』、1979年のアニメ映画『銀河鉄道999』を担当。松本キャラクターに挑んだアニメーターの中では小松原が一番の人気を得て、アニメ雑誌の表紙やページを小松原のイラストがしばしば飾った。同時期の東映動画作品のキャラクターデザイナーでは荒木伸吾も人気を博していたが、東京ムービー作品も手がけた荒木に対して、小松原は東映動画を仕事の中心としていた。松本作品でコンビを組んだりんたろう監督とは、その後も『がんばれ元気』（1980年）で仕事をし、小松原自身の遺作であるアニメ映画『メトロポリス』もりんたろう監督作品だった。永井豪や松本零士といった男性向けの作品ばかりでなく、『ミラクル少女リミットちゃん』（1973年）、『はーいステップジュン』（1985年）といった少女向け作品のキャラクターデザインも担当している。宮崎駿に請われて参加し、作画監督としてクレジットされた1984年のアニメ映画『風の谷のナウシカ』は、監督の宮崎駿が総作画監督的な役割を兼ねており、作画面では補佐的な立場だったが、東映動画の長編時代全盛期を知らない小松原にとって、宮崎から学ぶことは多かったという。小松原のオリジナルキャラクターでは、J9シリーズと呼ばれた国際映画社の一連の作品もあった。オープロダクションは下請けにとどまらず、高畑勲を監督に迎え、宮沢賢治原作の『セロ弾きのゴーシュ』を7年かけて自主製作して1982年に公開する気概を見せた。小松原はこの作品で企画を担当している。
神奈川県横浜市出身。中学卒業後、定時制高校に通いながら、電気器具の塗装の仕事に就く。松竹映画スター肖像画コンクールに応募して入選するなど、かねてから絵で身を立てたいと祈願し、横山隆一のアニメ制作スタジオ「おとぎプロ」を見学したり、手塚治虫の虫プロダクションの入社試験を受けたりした末に、1964年に東映動画のアニメーター養成機関だった大森分室へ入所する。1期生は研修を終えると東映動画へ入社したが、小松原ら2期生の4人は大森分室に残り、大森分室はそのまま作画スタジオ「チルドレンズ・コーナー」として独立。スタジオを主宰する山本善次郎は東映動画の創立メンバーで、「チルドレンズ・コーナー」は自然と東映動画系の外注スタジオという位置付けになった。東映動画初のテレビアニメ『狼少年ケン』の動画で小松原はデビュー。このとき仕事をともにした月岡貞夫らから触発されたと、後に語る。
1892年9月8日、今日では保養地として有名なラトビアの都市ユールマラのマヨリ（Majori）で生まれた。チャリティースクール（ Labdarības skolu ） で学びながら自然や旅に興味を抱くようになり、10代でメキシコへ旅行した。この旅行から帰ると1910年-1912年まではラトビア高等学校（ラトビア大学の前身）の夜間コースで学んだ。その後再び海外に出かけ、スウェーデン、ドイツ、オランダなどを旅行した。1914年に第一次世界大戦が勃発すると、油田で名高いバクーに行き製図技師（ tehniķi-zīmētāju ）として働き、1920年の春にラトビアに戻って軍の主任製図技官となった。復員後、1922年からラトビア大学（「大学」となったのは1923年から）の数学・自然科学部の通学生となり、植物研究で優秀な成績を修めて1929年に卒業した。1929年から1932年までラトビア大学の植物分類研究所でデモンストレーター、翌1933年から1939年までは臨時講師を務め、1940年に正規の準教授となった。この時期の彼の精力的な調査研究はラトビアの藻類相研究に多大な貢献をした。すなわち、それまで200種程度しか記録されていなかったラトビアの藻類に、実に2000種以上もの追加記録がなされて約2300種に達した。その中には彼によって新たに命名記載された50ほどの新種・新変種、17の新属、2つの新科も含まれている。これらの論文の大部分はラトビア大学附属植物園（ LU Botāniskā dārza ） の紀要である「 Acta Horti Botanici Universitatis Latviensis 」に掲載されたが、外国の雑誌に掲載されたものもある。これら一連の研究により1929年には文化財団賞（ Kultūras fonda prēmija ）を、1931年にはクリスヤニス・バロナ賞（ Krišjāna Barona prēmija ）を受賞した。1943年10月14日付けで「 Pētījumi par Ķīnas, sevišķi tās dienvidrietumu daļas aļģu floru un veģetāciju （”中国、特にその南西部における藻類相と植生に関する研究”）」と題する論文で博士号を取得し、ラトビア大学の教授となって一般植物学、微生物学、隠花植物学などの講義を受け持った。1944年、ソ連軍によるバルト諸国占領が始まると、彼はスウェーデンに逃れた。ここではウプサラ大学に移って研究を続け、1947年に同学で植物学の準教授、1958年に名誉教授となり、1961年まで勤めた。この間にスウェーデン国内の淡水藻類の研究を精力的に行い、1948年と1956年にそれぞれ400ページ前後のスウェーデンの淡水植物プランクトンに関す大きな論文を書き、1962年にこれら淡水藻類研究における優れた業績によりウプサラ大学でビョールケン賞 ( Björken prize ) を受賞した。1972年7月19日、2年前に患った卒中が十分に回復しないまま79歳で逝去した。