Отец — Гундяев Михаил Васильевич, священник, скончался в 1974 году. Мать — Гундяева Раиса Владимировна, преподаватель немецкого языка в школе, в последние годы домохозяйка, скончалась в 1984 году. Старший брат — протоиерей Николай Гундяев, профессор Санкт-Петербургской Духовной академии, настоятель Спасо-Преображенского собора в г. Санкт-Петербурге. Дед — иерей Василий Степанович Гундяев, узник Соловков, за церковную деятельность и борьбу с обновленчеством в 20-х, 30-х и 40-х годах ХХ века подвергавшийся тюремным заключениям и ссылкам.
По окончании 8-го класса средней школы В. Гундяев поступил на работу в Ленинградскую комплексную геологическую экспедицию Северо-Западного геологического управления, где и проработал с 1962 по 1965 год в качестве техника-картографа, совмещая работу с обучением в средней школе.
Окончив среднюю школу, в 1964 (по другим данным - в 1965) году поступил в Ленинградскую духовную семинарию, которую окончил с отличием в 1970 году. 3 апреля 1969 года митрополитом Ленинградским и Новгородским Никодимом (Ротовым) был пострижен в монашество с наречением имени Кирилл. 7 апреля им же рукоположен во иеродиакона, а 1 июня того же года - во иеромонаха. Тогда же он с отличием окончил академию.
В июне 1970 года иеромонаху Кириллу была присуждена степень кандидата наук по богословию. Он был оставлен при академии профессорским стипендиатом, затем стал преподавателем.
С 1970 по 1971 год он был преподавателем догматического богословия и помощником инспектора Ленинградской Духовной академии и семинарии (ЛДАиС). В тот же год стал личным секретарем митрополита Ленинградского и Новгородского Никодима и классным наставником 1-го класса семинарии.
12 сентября 1971 года возведен в сан архимандрита. В 1971-1974 гг. - представитель Московского Патриархата при Всемирном совете Церквей в Женеве. С 1974 по 1984 г. - ректор ЛДАиС. 14 марта 1976 года хиротонисан во епископа Выборгского, 2 сентября 1977 года возведен в сан архиепископа. С 26 декабря 1984 года - архиепископ Смоленский и Вяземский. С 1986 года - управляющий приходами в Калининградской области. С 1988 года - архиепископ Смоленский и Калининградский.
С 13 ноября 1989 года - председатель Отдела внешних церковных сношений Московского Патриархата. 25 февраля 1991 года возведен в сан митрополита.
Митрополит Кирилл является автором более шестисот публикаций и докладов и ряда книг, является почетным членом ряда российских и иностранных академий. Постоянный член Священного Синода. Награжден церковными орденами св. равноап. кн. Владимира II степени, прп. Сергия Радонежского I и II степени, св. блгв. кн. Даниила Московского I степени, свт. Иннокентия, митр. Московского и Коломенского II степени, свт. Алексия Московского II степени, государственными орденами Дружбы народов, Дружбы, "За заслуги перед Отечеством" II и III степени, медалями "50 лет Победы в Великой Отечественной войне 1941-1945 годов", "300 лет Российскому флоту", "В память 850-летия Москвы".
Митрополит Кирилл является создателем и ведущим выходящей с 1994 года на Первом канале еженедельной телевизионной программы "Слово пастыря". Он также принимал участие в создании ряда других аналогичных телепрограмм.
6 декабря 2008 года, на следующий день после кончины Патриарха Алексия II, был избран Местоблюстителем Московского патриаршего престола.