Кирилл Дмитриев имеет степень бакалавра экономики с наивысшим отличием Стэндфордского университета и MBA с наивысшим отличием Гарвардского университета (Baker Scholar).
В апреле 2011 года Кирилл Дмитриев назначен на должность генерального директора Российского Фонда Прямых Инвестиций (РФПИ) с капиталом 10 миллиардов долларов.
С 2007 по 2011 год возглавлял фонд прямых инвестиций Icon Private Equity с капиталом под управлением более $1 млрд. До создания Icon занимал должности соуправляющего партнера и исполнительного директора Delta Private Equity.
Кирилл Дмитриев провел ряд знаковых для российского инвестиционного рынка сделок: продажа DeltaBank компании GE; банка DeltaCredit компании Societe Generale; акций «СТС медиа» компании Fidelity Investments; компании ТВ 3 холдингу «Профмедиа»; группы компаний НКС холдингу «Базовый элемент»; акций компании «Компьюлинк» консорциуму инвестиционных фондов; а также продажа НТК банку «Россия».
С 2005 по 2006 год Кирилл Дмитриев был председателем Российской ассоциации прямого и венчурного инвестирования (РАВИ).
Включен в список молодых глобальных лидеров (YGL) Всемирного экономического форума в Давосе.
Работал в инвестиционном банке Goldman Sachs в Нью-Йорке и в консалтинговой компании McKinsey&Company в Лос-Анджелесе, Москве и Праге.