Кирилл Васильев родился 5 сентября 1976 года. В школьные годы посещал всевозможные кружки, в том числе и актерский, и принимал активное участие в школьных постановках. Поступил на подготовительные курсы во МХАТ, но в итоге решил учиться на клоуна и отправился в экспериментальную мастерскую по подготовке клоунов для «Росгосцирка».
Актер считает, что ему очень повезло там с учителями, так как его воспитывали настоящие мастера своего дела, мэтры, которые учили именно клоунаде. По окончании этой студии Кирилл не получил никакого диплома, но прошел самую мощную за свою жизнь школу и приобрел полезные навыки, которыми пользуюсь до сих пор.
С 1992 года по 2004 год Кирилл сотрудничал с компанией «Российский цирк», как соло клоун. Окончил Московский педагогический институт по специальности «Педагог-психолог». Затем учился на сценарном факультете ВГИКа, мастерская Татьяны Артемьевны Дубровиной. Окончил Высшие курсы сценаристов и режиссеров по специальности «Режиссер жанрового кино».
Кирилл снял несколько сериалов для интернета: начал с авторского сериала «Маленький человек большого офиса». Потом был сериал «Одноклассники в контакте». После него режиссера пригласили в рекламу, где он проработал пару-тройку лет. Снял множество рекламных и вирусных роликов. Даже получил несколько наград.
В кино впервые снялся в 1993 году, исполним небольшую роль в фильме «Барабаниада». В 2004-2006 годах принимал участие в независимых проектах - спектакль «Яблоки», фильм «Яблоки». В 2006-2007 годах работал в Театре на Серпуховке под руководством Терезы Дуровой. После длительного перерыва, на телевидении появился только в 2006 году, снявшись в сериале «Все смешалось в доме».
В 2007 году зрители увидели актера в роли Потапова в сериале «Спецгруппа». В следующем году Васильев сыграл Юрия Степановича, стажера в сериале «Автобус», а в 2009 году его героем стал Костя Фомин в сериале «Черчилль». Роль Кости в мелодраме «Буду верной женой» актер исполнил в 2010 году.
В 2018 году Кирилл Владимиров дебютировал как режиссер, сценарист и продюсер полнометражного фильма «Ну здравствуй, Оксана Соколова!». Ранее, в 2016 году он выпустил одноименную короткометражную ленту, которая легла в основу фильма. Так же в 2018 году Кирилл появился в основном актерском составе комедии «Каникулы президента».