Kirill Afanasievich Meretskov werd geboren op 26 mei 1897 in het dorpje Nazarevo in de buurt van Moskou en kwam uit een arme boerenfamilie. In 1912 verhuisde hij naar Moskou, waar hij werkte als bankwerker en voor het eerst in contact kwam met communistische revolutionairen. Meretskov stelde na het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog alles in het werk om aan zijn dienstplicht te ontkomen, waardoor hij van stad naar stad zwierf om aan de ordediensten van de tsaar te ontkomen.
Op 1 mei 1917 werd hij lid van de Communistische Partij en na de Oktoberrevolutie werd hij, ondanks zijn totale gebrek aan militaire ervaring benoemd tot hoofd van de militaire afdeling van de locale Sovjet in Moskou. Enkele maanden later werd Meretskov stafchef van een Rode Garde-eenheid, waarmee hij deelnam aan de bloedige Russische burgeroorlog. Tijdens de burgeroorlog raakte Meretskov twee maal gewond en volgde ondertussen een militaire opleiding aan de Generale Staf-academie te Moskou. Zijn studie werd twee maal onderbroken doordat hij naar het front werd gestuurd in 1919 en in 1920 in de oorlog tegen Polen. In de oorlog tegen Polen diende Meretskov in het legendarische 1e Cavalerieleger, waar hij voor het eerst kennis maakte met Joseph V. Stalin, Kliment E. Voroshilov, Semyon M. Budjonny en Semyon K. Timoshenko.
In januari 1922 was Meretskov inmiddels opgeklommen in de gelederen van het Rode Leger tot brigadier en stafchef van een Cavalerie Korps in het Wit-Russische Militaire District. De volgende tien jaar diende hij in verscheidene functies en op wisselende locaties. Hij was tijdelijk hoofd personeelszaken van het Rode Leger en had staffuncties in onder andere het Militaire District Kaukasus en het Militaire District Moskou. In april 1932 keerde Meretskov terug naar het Wit-Russische Militaire District waar hij opnieuw stafchef werd. In 1935 reisde Meretskov af naar het Verre Oosten waar hij het commando kreeg over Rode Banier Leger.
Na een jaar in het Verre Oosten te hebben gediend keerde Meretskov terug naar Moskou, van waaruit hij naar Tsjechoslowakije werd gestuurd als waarnemer van de Sovjet-Unie bij militaire oefeningen. Toen de Spaanse Burgeroorlog uitbrak, werd hij naar Spanje gestuurd om de Republikeinse strijdkrachten van militaire adviezen te voorzien. Voor zijn verdiensten tijdens de verdediging van Madrid en de Slag bij Guadalajara werd Meretskov onderscheiden. Na 10 maanden in Spanje te hebben gediend keerde Meretskov terug naar de Sovjet-Unie, waar hij plaatsvervangend chef werd van de Generale Staf onder Shaposhnikov. In 1938 kreeg Meretskov voor het eerst tijdens zijn loopbaan het bevel over een militair district, eerst in de Kaukasus en later in Leningrad.
Als bevelhebber van het Militaire District Leningrad had hij de leiding over de militaire operaties in de eerste maand van de Winteroorlog tegen Finland in december 1939. Meretskov had tevens de plannen voor de invasie van Finland uitgewerkt en toen na een maand bleek dat het Rode Leger een militaire wanprestatie leverde werd Meretskov gedegradeerd tot commandant van het 7e Leger en vervangen door Semyon K. Timoshenko. Met het 7e Leger wist Meretskov in maart 1940 uiteindelijk wel de Finse stellingen aan de Mannerheimlinie te doorbreken, maar wel ten koste van grote verliezen. Het 7e Leger wist Viipuri (Vyborg) te veroveren en daarmee had Meretskov een deel van zijn verloren prestige herwonnen. Hij werd door Stalin dan ook gedecoreerd met de hoogste Sovjet-onderscheiding: Held van de Sovjet-Unie.
Na het staken van de vijandelijkheden tegen Finland op 13 maart 1940 werd Meretskov teruggeroepen naar Moskou waar hij plaatsvervangend volkscommissaris van Defensie werd onder de inmiddels tot maarschalk benoemde Timoshenko. Deze post behield hij enkele maanden, waarna hij Shaposhnikov opvolgde als chef van de Generale Staf. Deze functie bekleedde hij maar vijf maanden, waarna hij werd ontheven uit zijn functie vanwege onenigheden met generaal Georgy K. Zhukov over het verdedigingsplan voor een eventuele oorlog met Duitsland.
Na het uitbreken van de oorlog tussen Duitsland en de Sovjet-Unie werd Meretskov op 23 juni 1941 aangesteld als militair adviseur van Stavka. In Wit-Rusland voltrok zich echter een catastrofe. De strijdkrachten van het Westelijk Front onder bevel van kolonel-generaal Pavlov waren binnen een week omsingeld bij Bialystok en Minsk en Dmitry G. Pavlov werd naar Moskou geroepen om verantwoording af te leggen voor het militaire debacle. Aangezien Meretskov een goede vriend was van Pavlov werd hij gearresteerd. Na de executie van Dmitry G. Pavlov en zijn stafleden werd Meretskov weer vrijgelaten in september en als afgevaardigde van Stavka vrijwel onmiddellijk naar Leningrad gestuurd om daar de militaire situatie te redden.
Op 12 december werd er ten oosten van Leningrad een nieuwe legergroep geformeerd onder het bevel van Meretskov. Deze legergroep droeg de naam Volkhov Front en had de opdracht het beleg van Leningrad op te heffen. In december 1941 ondernam Meretskov twee pogingen Leningrad te ontzetten, maar deze faalden beide. Vanwege de mislukking van deze offensieven werd het Volkhov Front ontbonden en Meretskov werd gedegradeerd tot legercommandant (33e Leger). Inmiddels was het 2e Leger Stoottroepen onder leiding van generaal Andrei A. Vlasov ten zuiden van Leningrad omsingeld en Meretskov kreeg de taak met het weer opnieuw in het leven geroepen Volkhov Front om de omsingeling te doorbreken. Meretskov wist in de zomer van 1942 een smalle corridor te creëeren en het 2e Leger Stoottroepen kon deels gered worden. Na dit bescheiden succes werden opnieuw pogingen ondernomen het beleg van Leningrad op te heffen, echter opnieuw zonder succes.
Pas na de Slag om Koersk in de zomer van 1943 kreeg Meretskov de nodige versterkingen toegewezen en hij werkte een plan uit voor de ontzetting van Leningrad. In januari 1944 werd Leningrad uiteindelijk ontzet en verder naar het zuiden werd ook Novgorod bevrijd. Op 15 februari 1944 werd Meretskov naar Moskou ontboden waar hij van Stalin vernam dat er opnieuw een offensieve operatie tegen de Finnen op de Karelische Landengte ondernomen ging worden. Meretskov werkte de plannen uit, maar door mislukte vredesonderhandelingen met de Finnen begon de zogenoemde Laplandoorlog pas op 21 juni 1944.
Door Meretskovs offensief nam de druk op de Finse regering toe en na een maand van zware gevechten bereikte het Rode Leger de grenslijn die op 13 maart 1940 overeengekomen was. Tien dagen later begonnen opnieuw de vredesonderhandelingen en een wapenstilstand werd ondertekend op 19 september. Hierna richtte Meretskov zijn pijlen op de Duitse troepen in het uiterste noorden. De Duitsers werden verdreven uit Lapland en de Sovjets rukten op tot de Noorse plaats Kirkenes, welke op 25 oktober werd bevrijd. Een dag later werd Meretskov wegens zijn verdiensten benoemd tot Maarschalk van de Sovjet-Unie. Op 28 oktober hielden de Sovjets halt en lieten het opruimen van de overgebleven Duitsers over aan het Noorse verzet. Meretskov keerde met zijn staf terug naar Moskou, waar hij na de Conferentie van Jalta opdracht kreeg te vertrekken naar het Verre Oosten voor het plannen van een gigantisch offensief tegen het Japanse Kwantoengleger. Terwijl het einde van de oorlog in Europa naderde werd er in het Verre Oosten een gigantische troepenmacht opgebouwd onder algehele supervisie van maarschalk Vasilevsky. De troepenmacht in het Verre Oosten bestond uit drie fronten, waarvan het 1e Verre Oosten Front onder bevel stond van Meretskov.
Op 9 augustus 1945 ging het Sovjetoffensief van start. In misschien wel één van de best gecoördineerde militaire offensieven uit de krijgsgeschiedenis werd het Kwantoengleger in een tijdsbestek van enkele dagen volkomen verslagen. Operatie 'Augustus Storm' werd een inspiratiebron voor de Generale Staf van het Amerikaanse leger voor de planning van de 1e Golfoorlog in het begin van de jaren negentig.
Na de oorlog bekleedde Meretskov een aantal posities in het leger van de Sovjet-Unie. Zo was hij bevelhebber van een militair district en was hij generaal-inspecteur. Hij werkte ook voor het Ministerie van Defensie. In zijn nadagen schreef Meretskov zijn memoires.
Hij stierf op 30 december 1968 en werd bijgezet in de Kremlinmuur.