Кира Петрова родилась в Ленинграде, в детстве пережила блокаду. С малых лет занималась игрой на скрипке, всегда любила смешить всех вокруг. Окончив школу, решила стать актрисой. С первой же попытки поступила в Школу-студию МХАТ. В Москву, куда приехала комиссия Художественного театра, полетела телеграмма: «Везём жемчужину смеха».
Курс, где училась Кира Петрова, оказался звёздным: Галина Волчек, Анатолий Кузнецов, Игорь Кваша, Леонид Броневой, Ирина Скобцева, Пётр Фоменко, Людмила Иванова и другие. В институте Кира Александровна вышла замуж за будущего режиссёра Якова Крейлиса и взяла фамилию Крейлис-Петрова.
В 1955 году Кира Крейлис-Петрова окончила Школу-студию МХАТ (курс А.М. Карева).
В 1955 — 1956 была актрисой Театра флота в Липае, в 1956 — 1957 — в Театре драмы им. Чехова (Южно-Сахалинск).
В 1957 — 1974 — в Ленинградском ТЮЗе.
С 1980 — актриса Ленинградского академического театра драмы имени А. С. Пушкина (Александринского)
В кино Кира Крейлис-Петрова снимается с 1957 года. Она острохарактерная, комедийная актриса, владеющая искусством эксцентрики и гротеска. Мастер эпизода. Появляясь в кадре, порой, на несколько секунд, она создаёт законченный комический образ, который всегда запоминается.
Много снимается в телесериалах: «Улицы разбитых фонарей» (1998), «Русские страшилки» (2001), «Вовочка» (2001), «У нас все дома» (2003), «Тайны следствия» (2004), «Женская логика 4» (2004)…
В последние годы озвучивает мультфильмы. Голосом Киры Крейлис-Петровой говорят героини мультфильмов «Куйгорож» (2007) и «Егорий храбрый» (2009) из цикла «Гора самоцветов» студии «Пилот».
Кира Крейлис-Петрова является автором сатирических монологов, с которыми выступает на творческих встречах и концертах. Кроме того, она автор пьес «Надоело бояться!» и «Где мое место?» (в сценическом варианте — «Под звуки оркестра»).
Заслуженная артистка РФ (1993).
Премия «Золотой софит» (2000) за роль Надежды Дуровой в спектакле «О, вы, которые любили!».
Приз «За лучшую женскую роль второго плана» на VII Международном кинофестивале «Бригантина» (за роль бабки в комедии «Именины», 2004).
С. Капков «Любимые комики» (2006), М., «Алгоритм-книга».