Nach abgeschlossenem Studium wurde Hugo Wilhelm Kleinert 1857 in Halle mit einer Arbeit zum Thema der hebräischen Verbflexion promoviert. Nach bestandenem Liceneatenexamen wird Kleinert zunächst von 1861-1863 Diakon in Oppeln, bevor er – parallel zur Habilitation – als evangelischer Religionslehrer am Friedrich-Wilhelms-Gymnasium in Berlin arbeitet. Nach seiner Berufung zum Professor blieb Kleinert der Friedrich-Wilhelms-Universität zu Berlin bis zu seiner Emeritierung verbunden und lehrte auch danach bis 1918 weiter. Seine im Oktober 1885 gehaltene Antrittsrede als Rektor trug den Titel „Vom Antheil der Universität an der Vorbildung für's öffentliche Leben“.

Seine eher ungewöhnliche Fächerkombination verhalf Kleinert zu fruchtbaren theologischen Ansätzen. So sieht er etwa in seiner Studie „Die Propheten Obadjah, Jona, Micha, Nahum, Habakuk, Zephanja“ zeitgenössische soziale Fragen bereits in dem alttestamentarischen Schriften im Kontext ihrer Zeit thematisiert. Die praktische Theologie fasst er als angewandte und sozial engagierte Ethik auf. Weitere wichtige Werke sind seine „Einleitung ins Alte Testament“ (1869), „Zur christlichen Kultus- und Kulturgeschichte“ (1889) sowie seine „Homiletik“ (1907), in der er u.a. Rhetorik, Charisma und Psychologie als die Predigt bestimmenden Faktoren thematisiert und dadurch einen Brückenschlag zu anderen humanwissenschaftlichen Disziplinen vollzog.

Kleinert war darüber hinaus in zahlreichen kirchlichen Gremien aktiv. Nach der Arbeit an der revidierten Lutherbibel (1892) wurde Kleinert als Oberkonsistorialrat in den Evangelischen Oberkirchenrat berufen, wo er zusammen mit Johannes Theodor Rudolf Kögel, Hermann von der Goltz und anderen Theologen die revidierte preußische Agende entwarf, die in wesentlichen Zügen von der Generalsynode angenommen und 1895 eingeführt wurde.

Auf dem im Berliner Bezirk Schöneberg gelegenen St.-Matthäus-Kirchhof fand Hugo Wilhelm Paul Kleinert seine letzte Ruhe.