Родился 7 июня 1897 г. (26 мая 1897 г. по старому стилю) в деревне Назарьево Рязанской губернии Российской империи (ныне Зарайский район Московской обл. РФ) в крестьянской семье.
Отучившись в земской сельской школе, уехал на заработки в Москву. Затем устроился на завод в г. Судогда Владимирской губернии (ныне Владимирская обл.).
После Февральской революции 1917 г. вступил в РСДРП(б) и стал начальником штаба Судогодской уездной Красной гвардии. После Октябрьской революции был избран председателем военного отдела исполкома Судогодского Совета. В 1918 г. вступил в Рабоче-крестьянскую Красную армию (РККА).
В период Гражданской войны 1917-1922 гг. воевал на Восточном фронте, был ранен. После выздоровления был направлен на учебу в Академию Генерального штаба РККА (с 1921 г. - Военная академия РККА, ныне Военная академия им. М. В. Фрунзе в Москве). Во время учебы дважды проходил боевую стажировку в войсках Южного фронта и в составе 1-ой конной армии. Участвовал в Советско-польской войне 1920 г.
В 1921 г. окончил Военную академию РККА, затем последовательно занимал должности начальника штаба 1-й Томской кавалерийской дивизии, помощника начальника штаба 15-го стрелкового корпуса, начальника штаба 9-й Донской стрелковой дивизии Северо-Кавказского военного округа.
В 1924-1932 гг. служил в штабе Московского военного округа, где прошел путь от начальника мобилизационного отдела до начальника штаба. В 1931 г. проходил обучение в Германии.
В 1933-1934 гг. возглавлял штаб Белорусского военного округа, в 1934-1936 гг. был начальником штаба Особой Краснознаменной Дальневосточной армии.
С 1936 г. под псевдонимом "генерал Павлович" участвовал в Гражданской войне в Испании 1936-1939 гг. на стороне республиканского правительства. В должности старшего военного советника в Главном штабе республиканской армии Кирилл Мерецков помогал 1-й испанской бригаде отражать наступление франкистских мятежников на Мадрид, участвовал в организации разгрома марокканского корпуса на р. Харама и итальянского экспедиционного корпуса под Гвадалахарой.
По возвращении в СССР в 1937 г. был назначен заместителем начальника Генерального штаба РККА и секретарем Главного военного совета Наркомата обороны СССР. С 1938 г. командовал войсками Приволжского военного округа, а с 1939 г. - Ленинградского военного округа.
Во время Советско-финляндской войны 1939-1940 гг. Кирилл Мерецков руководил боевыми действиями 7-й армии, которой удалось прорвать "линию Маннергейма" на выборгском направлении.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 21 марта 1940 г. командарму 2-го ранга Кириллу Мерецкову было присвоено звание Героя Советского Союза.
Летом 1940 г. он получил звание генерала армии и был назначен заместителем народного комиссара обороны, а осенью стал начальником Генерального штаба РККА. Спустя полгода был смещен со своей должности, снова заняв пост замнаркома обороны.
В самом начале Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Кирилл Мерецков был арестован как участник "военного заговора" (вместе с Борисом Ванниковым, Яковом Смушкевичем и др.) и в течение восьми недель допрашивался в заключении сотрудниками Народного комиссариата внутренних дел (в 1955 г. следственное дело в отношении маршала было уничтожено).
В сентябре 1941 г. Кирилл Мерецков был освобожден и в качестве представителя Ставки Верховного Главнокомандования (ВГК) направлен на Северо-Западный, а затем на Карельский фронт. Первоначально командовал 7-й отдельной армией, которая противостояла наступлению войск противника на рубеже р. Свирь. Позднее командовал 4-й общевойсковой армией, подчиненной непосредственно Ставке ВГК. Участвовал в Тихвинской наступательной операции.
С декабря 1941 г. был командующим Волховским фронтом, в мае 1942 г. - 33-й армией, а в июне того же года снова возглавил Волховский фронт. Войска Мерецкова способствовали прорыву блокады Ленинграда (ныне Санкт-Петербург) в ходе операции "Искра", а также участвовали в освобождении Новгорода (ныне Великий Новгород) и Луги (Ленинградская обл.) в ходе Новгородско-Лужской операции.
В феврале 1944 г. Кирилл Мерецков принял командование Карельским фронтом, войска которого нанесли поражение противнику в ходе Свирско-Петрозаводской и Петсамо-Киркенесской наступательных операций.
Весной 1945 г. Кирилл Мерецков был назначен командиром Приморской группы войск, которая к началу советско-японской войны 1945 г. была переименована в 1-й Дальневосточный фронт. Войска под руководством военачальника успешно участвовали в Харбино-Гиринской и Маньчжурской операциях.
После войны Кирилл Мерецков командовал войсками Приморского, Московского, Беломорского и Северного военных округов. В 1954 г. являлся начальником Высших командных офицерских курсов "Выстрел" (г. Солнечногорск, Московская обл.). В 1955-1964 гг. был помощником Министра обороны СССР по высшим военным-учебным заведениям. В 1958-1962 гг. по совместительству - председателем Советского комитета ветеранов войны. В апреле 1964 г. занял должность генерального инспектора Группы генеральных инспекторов Министерства обороны СССР.
В 1939-1956 гг. был кандидатом в члены ЦК КПСС, в 1956-1961 гг. - членом Центральной ревизионной комиссии КПСС. В 1940-1961 гг. избирался депутатом Верховного Совета СССР с первого по пятый созывы.
Кирилл Мерецков скончался 30 декабря 1968 г. на 72-м году жизни в Москве. Урна с прахом замурована в Кремлевской стене на Красной площади столицы.
Маршал Советского Союза (1944).
Был награжден семью орденами Ленина (1937, 1940, 1944, 1945, 1947, 1957, 1967), четырьмя орденами Красного Знамени (1928, 1938, 1944, 1947), двумя орденами Суворова I степени (1943, 1944), орденом Кутузова I степени (1944), орденом "Победа" (1945), орденом Октябрьской Революции (1968), Почетным оружием с золотым изображением Государственного герба СССР (1968), медалями и иностранными наградами.
Автор книг "Непоколебимо, как Россия" (1965) и "На службе народу. Страницы воспоминаний" (1969).