他于1979年回到南京大学哲学系工作，历任讲师（1980年）、副教授（1985年）、教授（1990年），2006年退休。1990年至1993年间，刘林元任南京大学哲学系副主任，曾任全国毛泽东哲学思想研究会理事、南京大学-约翰·霍普金斯大学中美文化研究中心兼职教授。

作为新中国培养的第一代马克思主义哲学研究者，刘林元是南京大学哲学系和马克思主义哲学专业的奠基人之一，见证、参与、推动了马克思主义中国化研究的繁荣和发展。刘林元长期讲授辩证唯物主义、历史唯物主义、毛泽东思想、邓小平理论等课程，培养了一批高水平的马克思主义理论研究人才，为南京大学文科建设和南京大学哲学系事业发展作出重大贡献。

刘林元先后出版《毛泽东哲学思想概论》《中国马克思主义哲学史》《中国马克思主义理论的丰碑》《跨越世纪的征途——以江泽民为核心的第三代中央领导集体对邓小平理论的坚持和发展》等著作10余部，在《中国社会科学》《哲学研究》等发表学术论文300余篇，曾多次获江苏省哲学社会科学优秀成果奖和中国图书出版奖，产生了重大学术影响。

八仙全传电视剧4月1日，南京大学哲学系·宗教学系官网发布讣告：中国共产党优秀党员、著名马克思主义哲学家、南京大学哲学系二级教授刘林元同志，因病医治无效，于2024年3月31日在南京逝世，享年85岁。

1965年，其本科毕业论文《关于调查研究方法的几点体会》受到毛泽东同志的高度肯定，被《人民日报》《光明日报》等各大主流报刊全文转载，产生重大理论影响，是南京大学在人才培养和文科发展方面取得的标志性成果之一。

公开资料显示，刘林元生于1940年10月，江苏靖江人，1960年考入南京大学政治系哲学专业，1965年毕业后留校工作，1972年至1979年调江苏省委宣传部工作，1975年加入中国共产党。