Кирилл Серебренников родился 7 сентября 1969 года в Ростове-на-Дону, среднюю школу окончил с золотой медалью. Отец Семён Михайлович Серебренников (род. 1933) — врач-уролог, из еврейской семьи, все его родственники живут в Израиле, доцент кафедры урологии Ростовского медицинского института, соавтор пособия «Хирургическое лечение эректильной импотенции» (Ростов н/Д, ГинГо, 1994); мать Ирина Александровна Литвин (умерла 17 февраля 2018 года) — украинка, учительница русского языка и литературы. Дед Александр Иванович Литвин (1907, Полтава — ?) — режиссёр документальных и научно-популярных фильмов на киностудии «Молдова-фильм» (1953—1972), председатель Республиканского Общества кинолюбителей МССР, заслуженный работник культуры Молдавской ССР (1969).
Ещё будучи школьником, поставил свой первый спектакль. В 1992 году с красным дипломом окончил физический факультет Ростовского государственного университета. Занимался режиссурой ещё в студенческие годы: сначала в любительской студии «69», с 1990 года — на профессиональной сцене.
За семь лет поставил десять спектаклей во всех театрах Ростова-на-Дону: театре «Ангажемент», Академическом театре драмы имени М. Горького, Академическом театре юного зрителя. Постановки неоднократно признавались лучшими спектаклями сезонов и получали призы на Всероссийских Фестивалях.
С 1991 года также стал активно работать на телевидении: сначала в телекомпании «Южный регион», потом в ГТРК «Дон-ТР». За те же семь лет снял 11 видеоклипов, 2 документальных фильма, 4 телеспектакля, 1 видеоартовскую картину, 1 музыкальный телефильм, 3 многосерийных проекта: два — о музыке, третий — о кино, около 100 рекламных роликов.
С 1998 года также занимается кинематографом. Среди его работ — 6 художественных фильмов, 1 документальный и 4 сериала.
Со слов актрисы Аллы Демидовой, в 2000 году был приглашён по её просьбе в Москву для постановки и съёмки на канале «Культура» композиции по рассказам Ивана Бунина «Тёмные аллеи».
В 2006—2007 годах вёл программу «Другое кино» на канале ТВ-3.
Входит в число учредителей и арт-директоров фестиваля современного искусства Территория 2006 года.
С 3 октября по 19 декабря 2007 года вёл ток-шоу «Детали» на канале СТС.
В 2008 году набрал экспериментальный актёрско-режиссёрский курс в Школе-студии МХАТ. Из этого курса к выпускному 2012 году была сформирована «Седьмая студия», позже ставшая одним из резидентов «Гоголь-центра».
В 2011—2014 годах был художественным руководителем проекта «Платформа» в Центре современного искусства «Винзавод».
В августе 2012 года Кирилл Серебренников без объявления открытого конкурса на замещение вакантных должностей назначен департаментом культуры г. Москвы новым художественным руководителем Московского драматического театра имени Н. В. Гоголя. Вскоре после своего назначения Серебренников заявил о переформатировании театра в «Гоголь-центр» с тремя труппами-резидентами, программами кинопоказов, концертов, лекций и открытых дискуссий. «Гоголь-центр» был открыт 2 февраля 2013 года.
В 2013 году стало известно о намерении Серебренникова снять фильм «Чайковский», одним из авторов сценария которого он является. Министерство культуры РФ выделило на поддержку этого проекта 30 миллионов рублей из необходимых 240 миллионов, однако Фонд Кино отказал в дальнейшем финансировании съёмок картины. Серебренников сообщил о своём намерении искать средства на проект за рубежом.
30 октября 2014 года выступил режиссёром-постановщиком празднования 25-летия медиахолдинга «СТС Медиа» в Большом концертном зале «Академический» Российской академии наук.
В июле 2017 года в Санкт-Петербурге приступил к съёмкам фильма «Лето» о Викторе Цое. Главное внимание будет уделено малоизвестным фактам из жизни певца и композитора конца 1970-х—начала 1980-х годов. В кинокартине звучит музыка группы «Кино» и других российских рок-групп. Невзирая на затруднения, фильм вышел 7 июня 2018 года.
Несмотря на относительный успех Серебренникова, некоторые издания весьма критически относятся к его творчеству. Зрители, в том числе, например, ведущий на телеканале «Культура», декан факультета телевидения МГУ Виталий Третьяков, сравнивают спектакли Серебренникова с постановкой гоголевской «Женитьбы» в сатирическом романе И. Ильфа и Е. Петрова «Двенадцать стульев», ― всё это было на театральной сцене 80 лет назад.
