Кирилл Гребенщиков родился 22 июня 1972 года в Москве. В 1995 году окончил Школу-студию МХАТ (курс под руководством А.Б. Покровской). Первый киноопыт состоялся в 1992 году – эпизодическая роль в фильме «Русский роман». В 1997 году поступил в актёрскую лабораторию театра «Школа драматического искусства А. А. Васильева», где работает до настоящего времени. С 2004 года начал регулярно сниматься в кино и сериалах.