Hans Klose wurde 1880 in Schalke geboren. Sein Vater Adolf Klose (1842-1915) war Amtmann von Schalke und später Bürgermeister von Gelsenkirchen. Er besuchte das Gelsenkirchener Realgymnasium und studierte später in Münster und Greifswald Naturwissenschaften. Als Lehrer für Biologie, Geographie und Physik arbeitete er zunächst in Gelsenkirchen, bevor 1910 an die Oberrealschule in Berlin-Wilmersdorf wechselte.
Schon während seines Studiums engagierte sich Klose für Naturschutz und Naturdenkmalpflege. Sein besonderes Interesse galt den Folgen der Industrialisierung für die Umwelt, die er gerade in seiner Heimatgemeinde Schalke beobachten konnte. Schon im Februar 1918 forderte er vor dem Naturwissenschaftlichen Verein in Gelsenkirchen Maßnahmen zur Erhaltung der Natur, die sonst vollkommen von der Industrie „vertilgt“ würde. Kurz darauf legte er seine einflussreiche Schrift „Das westfälische Ruhrgebiet und die Erhaltung der Natur“ vor. Darin beschrieb Klose nicht nur eindrucksvoll die Gefahren und Belastungen, die die Industrialisierung durch Rauch, verseuchtes Wasser und die Ausweitung von Industrie-, Verkehrs- und Wohnflächen für die Tier- und Pflanzenwelt mit sich brachte. Er forderte auch, der industriellen Expansion Grenzen zu setzen und Schutzzonen für die Natur einzurichten.
Klose wurde zu einem der führenden deutschen Naturschützer der 1920er Jahre. Er gründete den Volksbund Naturschutz und erreichte die Einrichtung des ersten brandenburgischen Naturschutzgebietes in Bellinchen an der Oder. Zu dieser Zeit pflegte die Naturschutzbewegung Überzeugungen zum Zusammenhang zwischen Rasse, Volk, Heimat und Natur, die durchaus eine Nähe zum nationalsozialistischen Gedankengut aufwiesen. Dementsprechend reibungslos verlief nach 1933 ihre Integration in den NS-Staat. Klose selbst stieg 1935 zum Leiter des Zentralen Referats für Naturschutz in Preußen auf. Er war maßgeblich an der Formulierung des Reichsnaturschutzgesetzes beteiligt, das 40 Jahre weitgehend unverändert gültig blieb.
Seine Karriere im Naturschutz konnte Klose nach 1945 ungebrochen fortsetzen. Bis 1954 leitete er die Zentralstelle bzw. die Bundesanstalt für Naturschutz und Landschaftspflege. Daneben gründete er 1950 den Deutschen Naturschutzring als Dachverband der deutschen Naturschutzvereine. Im Jahr 1954 wurde er mit dem Bundesverdienstkreuz ausgezeichnet.
So unumstritten seine Bedeutung für den Naturschutz ist, so problematisch war seine Haltung zu seiner Rolle während des „Dritten Reiches“. Weder distanzierte er sich öffentlich, noch fand er sich dazu bereit, die Verdienste der jüdischen Naturschützer angemessen zu würdigen, denen er zum einen viel zu verdanken hatte, und zu deren Verdrängung er zum anderen wesentlich beigetragen hatte. Er war ein typischer Vertreter der Pioniergeneration der Naturschutzbewegung, die sich nicht kritisch mit ihrer Rolle während des Nationalsozialismus auseinandersetzte.
Hans Klose starb 1963 in Berlin.