Кирилл Плетнёв родился в городе Харьков, Украинская ССР, СССР. С раннего детства жил в Ленинграде, там окончил школу. В 2000 году окончил Петербургскую театральную академию, курс Владимира Петрова. В 2000-2003 годах - актер Московского драматического театра под руководством Армена Джигарханяна. С 2003 года начал работу с театральным режиссёром Ириной Керученко. С 2001 года активно снимается в кино.
