Кирил Петков завършва финанси в университета на Британска Колумбия във Ванкувър и магистратура по Бизнес администрация в Харвардския университет през 2001 г. Негов преподавател е професор Майкъл Портър, при който е специализирал в развитието на клъстерни стратегии. Той е един от основатели на Центъра за икономически стратегии и конкурентоспособност към СУ "Св. Климент Охридски", афилииран с Харвардския университет, където преподава курсове по икономическо развитие и микроикономика на конкурентоспособността.

Работи за McCain Foods, 6-милиардна канадска компания за производство на замразени храни. Развива проекти в областта на иновации с висока добавена стойност и неговата фирма ПроВиотик притежава няколко патента по биотехнологии в САЩ.

През 2018 г., заедно с баща си Петко Петков организират спасителната операция за Боян Петров в Хималаите, като влагат значителни лични средства.

От 12 май 2021 до 16 септември 2021 г. е министър на икономиката в служебното правителство на Стефан Янев.

На 19 септември 2021 г. заедно с Асен Василев представя новия си политически проект "Продължаваме промяната". Като част от него, Петков е кандидат за народен представител и участва в парламентарните избори на 14 ноември 2021 г. като водач на листите на коалиция "Продължаваме промяната" в два многомандатни района. Избран е за народен представител в 47-ото народно събрание.

На 13 декември 2021 г. е избран за министър-председател на Република България от 47-ото Народно събрание със 134 гласа "за", 104 "против" и 0 "въздържал се".