1980年九州大学医学部卒業後、同大学循環器内科入局。
米国医師国家試験（ECFMG）にも合格。
1985年に世界で初めて、カルシウムイオンの測定に成功する。その後渡米し、ペンシルベニア大学、バージニア大学、九州大学の助教授を経て、1996年より山口大学で教授職を務める。
2021年4月から山口大学医学部の先進予防医学講座の特命教授を務める。
世界に先駆けて、「血管の異常収縮」の原因分子を発見し、そのメカニズムも解明。さらに特殊な立体構造のEPAによる阻害効果も発見。現在も『血管病の撲滅』を掲げ、日々研究を続けている。

正常な筋収縮を起こす血管平滑筋細胞内のカルシウムイオン濃度の異常上昇が、「血管の異常収縮」を引き起こす要因であると考えた小林教授は、カルシウムイオンの測定に世界で初めて成功。世界屈指の学術雑誌『Science』にて論文を発表し、世界の注目を集めました。

小林教授と研究チームは、度重なる研究の末、2000年、世界で初めて「血管の異常収縮」のメカニズムを解明しました。そして、SPC（スフィンゴシル・ホスホリル・コリン）という脂質が「血管の異常収縮」を引き起こしていることを突き止めたのです。それは、生物学の常識であったカルシウムイオンによる血管の収縮とはまったく違うメカニズムで起きていました。
さらに、原因物質であるSPCは、細胞膜の構成成分から簡単に作り出されてしまうため、カルシウムイオンによる血管の収縮とはまったく違う「誰にでも血管の異常収縮が起きる可能性がある」ことが明らかになったのです。

SPCによって引き起こされる広範囲の異常収縮！

実際に、SPCが「血管の異常収縮」を引き起こすのかを確認するため、モデル動物の脳血管にSPCを投与する実験を行いました。すると、SPCを一回投与しただけで２時間もの長い間、広範囲で激しい「血管の異常収縮」が認められました。

メカニズム解明後、特効薬の開発に着手し、魚油のEPAが血管の正常収縮を抑制せず「異常収縮」のみを抑制できることを世界で初めて発見。
医学界で大変話題となりました。小林教授らの研究成果は、最終的に医学雑誌『Circulation Research』に3度掲載され、2度も編集者に特別に紹介されるという極めて稀な評価を受けたのです。