Родился 11 мая 1902 г. (28 апреля 1902 г. по старому стилю) в с. Гришино Екатеринославской губернии Российской империи (в дальнейшем территория Покровского района Донецкой обл. Украинской ССР) в крестьянской семье.
Окончил четыре класса сельской школы и местное училище Министерства народного просвещения. Затем учился в сельскохозяйственном училище, однако вынужден был оставить учебу из-за начавшейся Гражданской войны 1917-1922 гг.
В 1920 г. вступил в комсомол и был принят в Рабоче-крестьянскую Красную армию (РККА). Воевал против Революционной повстанческой армии Украины (махновцев), а затем в составе 1-ой конной армии (Конармии) против войск Петра Врангеля в Таврии (ныне территории Запорожской и Херсонской областей Украины), а также в Крыму.
В декабре 1920 г. был направлен на курсы комсостава в г. Луганск, однако вскоре был переведен на учебу в г. Харьков.
В 1922 г. окончил Харьковскую объединенную военную школу красных офицеров, после чего вернулся в Конармию и стал командовать взводом конно-артиллерийского дивизиона 6-й Чонгарской кавалерийской дивизии. Участвовал в боях на Северном Кавказе.
В 1923 г. вместе с дивизией был переброшен на запад в Брянск, в 1924 г. стал командиром батареи.
В 1927-1928 гг. Кирилл Москаленко прошел обучение на курсах усовершенствования командного состава РККА в г. Детское Село (Ленинградская обл. ныне г. Пушкин в составе Санкт-Петербурга). После этого вновь вернулся в 6-ю Чонгарскую кавалерийскую дивизию, где был командиром учебной батареи, затем дивизиона, а позднее стал начальником штаба полка.
В 1932 г. получил назначение на должность начальника штаба конно-артиллерийского полка 1-й особой кавалерийской дивизии Забайкальской группы войск Особой Краснознаменной Дальневосточной армии. В 1934 г. стал командиром этого полка. С 1935 г. являлся начальником артиллерии 23-й механизированной бригады в Приморском крае, а с 1936 г. - 133-й механизированной бригады 2-го механизированного корпуса Киевского военного округа.
В 1939 г. окончил факультет усовершенствования высшего командного состава Артиллерийской академии РККА им. Ф. Э. Дзержинского в Москве (ныне Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого, г. Балашиха, Московская обл.), после чего стал начальником артиллерии 51-й Перекопской стрелковой дивизии. В ее составе участвовал в советско-финляндской войне 1939–1940 гг., был награжден орденом Красного Знамени.
В 1940 г. получил звание генерал-майора и был назначен начальником артиллерии 35-го стрелкового корпуса, принимавшего участие в походе Красной Армии в Бессарабию. Осенью 1940 г. стал начальником артиллерии 2-го механизированного корпуса в Одесском военном округе. С мая 1941 г. – командир 1-й моторизованной противотанковой артиллерийской бригады в Киевском Особом военном округе.
В этой должности в первые дни Великой Отечественной войны 1941-1945 гг. Кирилл Москаленко участвовал в приграничном сражении на Юго-Западном фронте, в ходе которого совместно со стрелковыми дивизиями 5-й армии удалось задержать наступление 14-й танковой дивизии вермахта на луцком направлении. За месяц интенсивных боев бригада Москаленко уничтожила более 300 танков противника. Позже она участвовала в обороне советских городов Луцк, Владимир-Волынский, Ровно, Торчин, Новоград-Волынский, Малин, в обороне переправ через реки Тетерев, Припять, Днепр и Десна.
В сентябре 1941 г. Кирилл Москаленко был назначен командиром 15-го стрелкового корпуса в составе 5-й армии Юго-Западного фронта, с которым воевал под городами Чернигов, Нежин, Ичня, Пирятин.
В ходе контрнаступления Красной армии под Москвой командовал конно-механизированной группой войск 13-й армии Юго-Западного фронта. В конце 1941 г. занял должность заместителя командующего 6-й армией.
12 февраля 1942 г. был назначен командиром 6-го кавалерийского корпуса. С марта 1942 г. последовательно командовал 38-й, 1-й танковой, 1-й гвардейской, 40-й армиями. Войска под руководством Москаленко сражались под Харьковом, на подступах к Сталинграду и в Сталинградской битве, а также принимали участие в Острогожско-Россошанской, Воронежско-Касторненской и Белгородско-Харьковской наступательных операциях, в Курской битве и форсировании Днепра.
Указом Президиума Верховного совета СССР от 23 октября 1943 г. генерал-полковнику Кириллу Москаленко было присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" ("за мужество и героизм, проявленные при форсировании Днепра и закреплении плацдарма на его западном берегу").
С 27 октября 1943 г. и до конца войны Кирилл Москаленко вновь командовал 38-й армией, которая участвовала в Киевской, Житомирско-Бердичевской, Проскуровско-Черновицкой, Львовско-Сандомирской, Карпатско-Дуклинской операциях, Западно-Карпатской, Моравско-Остравской и Пражской наступательной операциях.
После войны продолжал командовать 38-й армией, действовавшей на территории Западной Украины против бандеровцев.
В 1948 г. был переведен в Москву на должность командующего войсками Московского района противовоздушной обороны (ПВО). В июне 1953 г. получил должность командующего войсками Московского военного округа.
В это же время по просьбе секретаря ЦК КПСС Никиты Хрущева и Председателя Совета Министров СССР Георгия Маленкова Кирилл Москаленко возглавлял группу военных (в их числе были Маршал Советского Союза Георгий Жуков, генерал-полковник Павел Батицкий и др.), которые арестовали министра внутренних дел СССР Маршала Советского Союза Лаврентия Берию. По итогам следственных мероприятий, в которых также принимал участие Москаленко, Лаврентий Берия был обвинен в "антипартийной и антигосударственной деятельности, направленной на подрыв Советского государства", и затем казнен по приговору Верховного суда СССР.
В 1960 г. Кирилл Москаленко был назначен главнокомандующим Ракетными войсками стратегического назначения - заместителем Министра обороны СССР, а весной 1961 г. вошел в состав комиссии по подготовке первого полета человека в космос. В 1962-1983 гг. - главный инспектор Министерства обороны СССР - заместитель Министра обороны СССР.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 21 февраля 1978 г. Кирилл Москаленко был вторично удостоен звания Героя Советского Союза ("за заслуги перед Родиной в развитии и укреплении Вооруженных сил СССР").
В 1983-1985 гг. занимал пост генерального инспектора в Группе генеральных инспекторов Минобороны СССР.
Кирилл Москаленко скончался 17 июня 1985 г. на 84-м году жизни. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
Маршал Советского Союза (1955).
Был награжден семью орденами Ленина (1941, 1943, 1945, 1962, 1972, 1978, 1982), пятью орденами Красного Знамени (1940, 1943, 1944, 1950, 1954), двумя орденами Суворова I степени (1943), двумя орденами Кутузова I степени (1944), орденом Богдана Хмельницкого I степени (1944), орденом Октябрьской Революции (1968), орденом Отечественной войны I степени (1985), орденом "За службу Родине в Вооруженных Силах СССР" III степени (1975), медалями, Почетным оружием, а также иностранными наградами.
В 1946-1985 гг. избирался депутатом Верховного Совета СССР со второго по 11 созывы. Член ЦК КПСС с 1956 г.
Автор книги "На Юго-Западном направлении. 1943-1945. Воспоминания командарма" (1973), а также ряда статей в Военно-историческом журнале.