Кирилл Лямин начал свою профессиональную карьеру в 2003 году в родном московском ЦСКА в возрасте 17 лет. В следующем году на драфте НХЛ Лямин был выбран во 2 раунде под общим 58 номером клубом «Оттава Сенаторз». В 2007 году Кирилл подписал контракт с подмосковным «Химиком», а спустя год стал игроком московского «Спартака». Перед началом сезона 2010/11 Лямин подписал двухлетний контракт с череповецкой «Северсталью». В своём первом сезоне в составе череповчан Кирилл стал основным защитником клуба, набрав 15 (4+11) очков в 55 проведённых матчах.
24 мая 2011 года, несмотря на действующий контракт со «сталеварами», Лямин перешёл в омский «Авангард», заключив с ним соглашение на 2 года.
В составе сборной России Кирилл принимал участие в юниорском чемпионате мира 2004 года, на котором он вместе с командой стал чемпионом, а также в молодёжном чемпионате мира 2006 года, где он завоевал серебряные медали.