Кирилл Емельянов родился 15 апреля 1991 года в Москве. С детства мечтал стать актёром. Это не удивительно, поскольку родился он в актерской семье. Уже с трех лет мальчик практически каждые выходные посещал театр. У него была даже специальная «спектакльная» рубашка, которую он надевал исключительно в эти дни.
Актёрская деятельность Кирилла Емельянова началась в девять лет. Именно тогда к ним в школу пришли представители детского юмористического киножурнала «Ералаш» для того, чтобы найти подходящих ребят. Среди приглянувшихся им оказался и Кирилл…
В большое кино Кирилл попал в 2005 году. Вместе с Александром Головиным (тоже выходцем из «Ералаша») и Сергеем Рыченковым он снялся в драме Александра Атанесяна «Сволочи», рассказывающей о созданном спецслужбами в годы войны тайном лагере, где готовили юных диверсантов-смертников.
Начинающие актеры показали себя с самой лучшей стороны, и поэтому Вячеслав Муругов, генеральный продюсер сериала «Кадетство», недолго думая, пригласил нескольких ребят на кастинг. Из всех прошли двое — Александр Головин и Кирилл Емельянов.
Вновь, как и в «Сволочах» Кириллу пришлось играть отрицательную роль — главного вредителя Сырникова. Он рассказывает: «Мой герой гнида, сволочь. Мне было тяжело. Я даже специально просил найти ребят, которые делают гадости. Помогало вжиться в роль общение с суворовцами. С нами была целая рота, мы с ними общались».
Кирилл Емельянов учился в экстернате, по окончании которого он собирался поступить в театральный вуз. «Меня больше никуда и не возьмут, я ничего не умею», — шутил юный актер. Также являлся одним из ведущих шоу «СТС Зажигает Суперзвезду 2008: Ранетки Mania». Учится в РАТИ-ГИТИС в мастерской И. Л. Райхельгауза, А. Л. Филозова и М. Я. Али-Хусейна. Играет в театре «Школа современной пьесы».
Встречался с телеведущей Катей Гордон
Жена — актриса Московского театра «Школа современной пьесы» Екатерина Директоренко, блиставшая в картинах «Штрафбат», «Сыщики-5» и «Человек без пистолета».
6 февраля 2011 у Кирилла Емельянова родился сын Степан.
У Кирилла есть сестра Анна