Kloosterman werkte bijna veertig jaar bij het Nederlands Forensisch Instituut (NFI) en speelde een belangrijke rol in de ontwikkeling en invoering van forensisch DNA-onderzoek in Nederland. In 2002 promoveerde hij op dit onderzoek. Zes jaar later, in 2008, werd hij benoemd tot bijzonder hoogleraar aan de UvA, waar zijn onderzoek zich onder meer richtte op het uitbreiden van de mogelijkheden van onderzoek naar menselijke en niet-menselijke biologische sporen.

Kloosterman was betrokken bij verschillende strafzaken en trad regelmatig op als forensisch expert. Gedurende zijn loopbaan maakte hij van dichtbij mee hoe technologische ontwikkelingen het forensisch onderzoek veranderden en nieuwe mogelijkheden boden om misdrijven op te lossen. Ook droeg hij bij aan de opleiding van nieuwe generaties forensisch onderzoekers.
Hij is betrokken bij de Peter R. de Vries Foundation, waar hij vanuit zijn forensische expertise adviseert over de mogelijkheden om met nieuwe wetenschappelijke inzichten en onderzoekstechnieken aanknopingspunten te vinden in onopgeloste misdrijven..