Из дворян, родился в Новгородской губ. Дед выслужился из солдат до звания генерал-майора, отец — генерал от инфантерии. Как вспоминал позже сам Курлов, «духовным основанием нашей семьи всегда была вера в Бога, любовь и бесконечная преданность Государю». Окончил по первому разряду Николаевское кавалерийское училище (1880) откуда был выпущен прапорщиком в л.-гв. Конно-гренадерский полк (сослуживец А. Д. Протопопова). В 1883 был переведен в Корпус пограничной стражи, а с 1884 служил в С.-Петербурге. Окончив Военно-юридическую академию (1888), продолжал службу в военно-судебном ведомстве в Москве, Костроме, Твери, Одессе, Владимире, Вологде. В мае 1892 вышел в отставку в звании подполковника и поступил на службу в Министерство юстиции. Служил прокурором Вологодского окружного суда, и тов. прокурора Московской судебной палаты (1900-1903).
В 1903 по предложению В. К. Плеве перешел на службу в МВД с последующим назначением курским вице-губернатором. В Курске решительно пресек крестьянские погромы, применяя телесные наказания, за что подвергся травле со страниц революционной и либеральной прессы. С мая 1905 — Минский губернатор. В этой должности также проявил себя как решительный борец с революцией, в результате чего, стал жертвой двух покушений. Первый раз в его дом была брошена бомба, которая тяжело ранила чиновников и охрану из драгун (сам Курлов находился на втором этаже и не пострадал). А 14 янв. 1906 эсерами на него было совершено второе покушение, однако брошенная прямо в Курлова бомба, не взорвавшись, лишь оцарапала ему голову и, не причинив вреда, скатилась по рукаву мундира к ногам губернатора. Как стало известно позже, о готовящемся теракте знали в охранке и доставленную при помощи своего агента бомбу заранее обезвредили, но чтобы не раскрывать своего человека в боевой организации эсеров, дали покушению состояться, не поставив Курлова о нем в известность. Несмотря на свои правые взгляды, Курлов являлся сторонником введения равноправия для евреев, считая, что проводимая правительством политика ограничений нецелесообразна, т. к. лишь озлобляет евреев и революционизирует их. Такая позиция Курлова не встречала поддержки у большинства правых.
В 1906 был назначен членом Совета министра внутренних дел и управляющим Киевской губ. В 1907 пожалован шталмейстером Высочайшего Двора и назначен (14 апр.) и. о. директора департамента полиции, а также начальником Главного тюремного управления (с 26 окт.). В этих должностях выдвинулся как один из наиболее усердных деятелей контрреволюции. 1 янв. 1909 был назначен тов. министра внутренних дел у П. А. Столыпина и командиром Отдельного корпуса жандармов (с 26 марта) с производством в генерал-майоры. В этой должности много сделал для организации работы секретных спецслужб и охраны Императорской Семьи, неоднократно сопровождал Императора Николая II Александровича в поездках по стране и за рубежом. В 1910 был произведен в генерал-лейтенанты.
По поручению Столыпина курировал вопросы, связанные с негласным следствием подрывной деятельности масонских лож в России. Под руководством Курлова готовился специальный доклад о деятельности масонства, который Столыпин собирался представить Царю. Однако после убийства Столыпина в сентябре 1911 Курлов был отставлен с поста тов. министра, а материалы к докладу сданы в архив. Сам же Курлов после убийства Столыпина был обвинен в бездействии и ряде нарушений при принятии мер охраны, однако Государь велел дело прекратить, без всяких для него последствий, собственноручно написав на обратной стороне телеграммы, посланной Курловым в которой последний благодарил за милость и клялся в преданности: «Благодарю. В верности генерала Курлова никогда не сомневался». Однако против Курлова была развернута травля в прессе и Гос. Думе со стороны либерального лагеря и он был вынужден оставить гос. службу.
С началом Первой мировой войны вновь, после личной просьбы к Государю, был возвращен на службу и назначен генерал-губернатором Восточной Пруссии, однако из-за скорого ее оставления русскими войсками Курлов даже не успел прибыть к месту назначения. В к. 1914 был назначен помощником главного начальника Двинского военного округа (ведал контрразведкой и военной ц ензурой). Занимался в Риге делами по гражданскому управлению Прибалтийского края на правах генерал-губернатора. В 1915 был отчислен в резерв Петроградского военного округа. С осени 1916 — тов. министра внутренних дел Протопопова (без официального назначения) и заведующий делами департамента полиции. 3 дек. 1916 вышел в отставку.
В первые дни Февральской революции был арестован и заключен в Трубецкой бастион Петропавловской крепости, затем в Выборгскую одиночную тюрьму, откуда в авг. 1917 по болезни сердца был переведен под домашний арест. В авг. 1918, после убийства Володарского, опасаясь репрессий, бежал за границу. В Берлине участвовал в деятельности различных монархических организаций.«Я был и остался до сего дня убежденным монархистом <...> единственною, соответствующую характеру русского народа, формою правления может быть только абсолютная монархия», — отмечал Курлов в эмиграции. Похоронен в Берлине на кладбище Тегель.