Родился 7 сентября 1969 года в городе Ростов-на-Дону в семье хирурга и учительницы русского языка. Среднюю школу Кирилл закончил с золотой медалью. Уже тогда, в десятом классе, будучи активным комсомольцем, он поставил свой первый спектакль – об Энгельсе. Затем юноша поступил на факультет физики в Ростовский государственный университет, который закончил с красным дипломом в 1992-м году. В период учебы он окончательно увлекся режиссурой, сперва занимался в любительской студии «69», а с 1990-го года работал на профессиональной сцене. За последующие семь лет Серебренников поставил десять спектаклей в различных театрах Ростова-на-Дону. Его работы признавались лучшими постановками сезона и получали многочисленные призы фестивалей.
В тот же период Кирилл дебютировал на телевидении. В 1991-м году он начал сотрудничать с телекомпанией «Южный регион», затем перешел в ГТРК «Дон-ТР». Его карьера активно развивалась: он снял два документальных и музыкальный фильмы, около ста рекламных роликов, десяток видеоклипов, работал над тремя многосерийными проектами. Чуть позднее, в 1998-м году, Серебренников увлекся большим кино и вскоре переехал в Москву. В 2001 году он поставил спектакль «Пластилин» и с тех пор был частым гостем в театрах обеих столиц. Среди его творений – «Демон», «Мещане», «Лес», «Господа Головлевы», «Голая пионерка», «Фигаро. События одного дня», «Киже» и «Околоноля». Постановки Серебренникова не раз выдвигались на премию «Золотая маска».
Первая заметная киноработа режиссера – сериал «Ростов-папа», затем свет увидели фильмы «Постельные сцены» (2003), «Рагин» (2004), «Изображая жертву» (2006) и «Юрьев день» (2008), отмеченные наградами российских и международных кинофестивалей. Кроме того, в 2007-м году Серебренников вел передачу «Другое кино» на телеканале ТВ-3, с 2008 года преподавал в Школе-студии МХАТ. Кирилл также является одним из организаторов и арт-директоров фестиваля современного искусства «Территория». Последняя картина, «Измена» (2012 год), вошла в конкурсную программу Венецианского кинофестиваля. В этом же году Серебренников стал художественным руководителем Московского драматического театра им. Гоголя.
В свободное время режиссер любит путешествовать. Так он описывает одно из своих ярчайших впечатлений: «Я сел в самолет и из Франции, из Ниццы, перелетел в Улан-Батор, а дальше нас с другом выкинули в пустыню Гоби, и мы неделю кочевали, в юртах жили. И более счастливым я никогда не был. Я понял, что такое пустота, что такое 16 уровней пустоты и вообще вечность.»