Kai Klose ist 1973 im Taunus geboren und in Waldems aufgewachsen. Seine Lust an der Debatte begann bereits während der Schulzeit, die er als Schulsprecher der Pestalozzischule Idstein mit dem Abitur abschloss. Während des Studiums in Frankfurt und Marburg war er Präsident des Studierendenparlaments. Dem Ersten Staatsexamen folgte 2004 das Zweite für das Deutsch- sowie Politik-und-Wirtschaft-Lehramt an Gymnasien.

Mit 19 stieg er in die Kommunalpolitik seines Heimatorts ein – zunächst als Gemeindevertreter, später als ehrenamtlicher Umwelt- und Jugenddezernent. 2004 machte er sein Hobby zum Beruf und wurde Vorstandsreferent der hessischen Grünen, 2005 dann Politischer Geschäftsführer (bis 2011). Er gehörte außerdem dem Kreistag des Rheingau-Taunus-Kreises und der Stadtverordnetenversammlung Idstein an.

Von 2009 bis September 2017 war er Mitglied des Hessischen Landtags und dort wirtschafts-, sowie lesben- und schwulenpolitischer Sprecher der Fraktion Bündnis 90/Die Grünen. Er verhandelte sowohl den rot-grünen Koalitionsvertrag und den Tolerierungsvertrag mit der Partei Die Linke 2008 als auch den schwarz-grünen Koalitionsvertrag 2013 mit aus und trug Verantwortung für alle Wahlkämpfe der hessischen Grünen von 2004 bis heute. Gemeinsam mit Daniela Wagner von 2013 bis 2017, seitdem gemeinsam mit Angela Dorn ist er einer der beiden Landesvorsitzenden von Bündnis 90/Die Grünen Hessen. Seit vielen Jahren ist er Mitglied des Beirats der Heinrich-Böll-Stiftung Hessen.

Seit Oktober 2017 ist er Staatssekretär im Hessischen Ministerium für Soziales und Integration und Bevollmächtigter der Hessischen Landesregierung für Integration und Antidiskriminierung. Diese Aufgabe betrachtet er „als Kristallisationspunkt des Kampfs um die offene Gesellschaft“. Kai Klose lebt mit seinem Mann in Idstein/Ts.