Родился в семье крестьян Анны Ивановны и Афанасия Павловича Мерецковых. С семи лет помогал отцу пахать и боронить, а с девяти — участвовал во всех полевых работах. Окончил 4-классную земскую начальную школу. В 12 лет отправлен в Москву для самостоятельного труда, где работал слесарем в мастерских Хвалёвых, на металлическом заводе Бордорфа, фабрике Лемана. Уже на первом рабочем месте познакомился с рабочими, связанными с революционным подпольем.
Работая в мастерских при «Промышленном училище в память 25-летия царствования императора Александра II» на Миусской площади, посещал в этом училище «Городские Миусские вечерние и воскресные классы для взрослых рабочих».
В 1915 году участвовал в рабочих сходках. Перейдя на работу на граммофонную фабрику Турубинера, где выполнялись военные заказы, 18-летний Кирилл получил освобождение от призыва в армию во время Первой мировой войны.
В 1915 году, познакомился с революционером-большевиком Львом Карповым, который направил его в город Судогда Владимирской губернии. Там он провёл почти три года — работал слесарем-механиком на канифольно-скипидарном заводе.
В 1916 году по заданию администрации предприятия поехал в Москву. Там ему предложили более активно вести большевистскую деятельность.
Вместе с несколькими другими большевиками образовал самостоятельную ячейку РСДРП, которая с мая 1917 года приобрела официальный статус, став судогодским уездным комитетом РСДРП(б). Двадцатилетний Мерецков был избран секретарём.
В конце года уездный комитет сформировал в городе отряд Красной гвардии, начальником штаба которого назначили Мерецкова.
После Октябрьской революции принимал участие в захвате власти в городе. Был назначен председателем военного отдела местного Совета и ответственным по вопросам демобилизации старой армии.
В РККА К. Мерецков с 1918 года. В Гражданскую войну был комиссаром отряда, помощником начальника штаба дивизии и бригады. Воевал на Восточном, Южном и Западном фронтах. Трижды был тяжело ранен. Окончил Военную академию РККА в 1921 году и назначен начальником штаба 1-й Томской кавалерийской дивизии. С февраля 1923 года — помощник начальника штаба 15-го стрелкового корпуса. С ноября 1923 года — начальник штаба 9-й Донской стрелковой дивизии. С июня 1924 по апрель 1932 служил в штабе Московского военного округа. С апреля 1932 года — начальник штаба Белорусского военного округа. С декабря 1934 года — начальник штаба Особой Краснознамённой Дальневосточной армии. В 1936-1937 годах находился в Испании в качестве военного советника. Во время советско-финской войны 1939-1940 годов Кирилл Афанасьевич командовал 7-й армией, наступавшей на Карельском перешейке против главных укреплений линии Маннергейма. С июня 1940 года — заместитель народного комиссара обороны СССР. В августе 1940 — январе 1941 годов — начальник Генерального штаба РККА, затем заместитель Народного комиссара обороны СССР по боевой подготовке.
С сентября 1941 года Мерецков командовал 7-й отдельной армией, которая остановила наступление финских войск на реке Свирь. С ноября 1941 года — командующий войсками 4-й отдельной армии, участвовал в Тихвинской наступательной операции. С декабря 1941 года — командующий войсками Волховского фронта.
В январе 1943 года Мерецков отличился в прорыве блокады Ленинграда в ходе операции «Искра». В январе 1944 года сыграл большую роль в Ленинградско-Новгородской операции.
В феврале 1944 года Волховский фронт был упразднен, а Мерецков назначен командующим войсками Карельского фронта. Во главе его он провел Свирско-Петрозаводскую операцию, преследование противника на кандалакшском и кестеньгском направлениях, и Петсамо-Киркенесскую операцию, нанеся поражения финским и немецким войскам на северном направлении.
Великую Отечественную войну закончил на территории Норвегии. В 1944 году получил звание Маршала Советского Союза. Участник Парада Победы в Москве 24 июня 1945 года.
С апреля 1945 года — командующий Приморской группой войск на Дальнем Востоке. С июля 1945 года командовал 1-м Дальневосточным фронтом, который нанес главный удар по японским войскам в Маньчжурии в ходе советско-японской войны. По итогам войны с Японией награжден орденом «Победа».
После войны Мерецков командовал войсками ряда военных округов. С мая 1954 года — начальник Высших стрелково-тактических курсов усовершенствования командного состава пехоты «Выстрел». В 1955-1964 гг. — помощник министра обороны СССР по высшим военно-учебным заведениям. С 1964 года — в Группе генеральных инспекторов Министерства обороны СССР.
К.А. Мерецков скончался 30 декабря 1968 года. Урна с прахом Мерецкова захоронена в Кремлевской стене.
Награды СССР
•Герой Советского Союза (21.03.1940);
•орден «Победа» (№ 18 — 8.09.1945);
•семь орденов Ленина (3.01.1937, 21.03.1940, 2.11.1944, 21.02.1945, 6.06.1947, 6.06.1957, 6.06.1967);
•орден Октябрьской Революции (22.02.1968);
•четыре ордена Красного Знамени (20.02.1928, 2.03.1938, 3.11.1944, 6.11.1947);
•два ордена Суворова I степени (28.01.1943, 21.02.1944);
•орден Кутузова I степени (29.06.1944);
•медаль «За оборону Ленинграда»;
•медаль «За оборону Советского Заполярья»;
•медаль «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.»;
•медаль «Двадцать лет победы в Великой Отечественной войне 1941—1945 гг.»;
•медаль «За победу над Японией»;
•медаль «XX лет Рабоче-Крестьянской Красной Армии»;
•медаль «30 лет Советской Армии и Флота»;
•медаль «40 лет Вооружённых Сил СССР»;
•медаль «50 лет Вооружённых Сил СССР»;
•медаль «В память 250-летия Ленинграда»;
•Почётное оружие с золотым изображением Государственного герба СССР (22.02.1968).
Награды иностранных государств
•Кавалер Большого креста ордена Святого Олафа (Норвегия, 1945);
•орден «Легион почёта» степени Главнокомандующего (США, 1946);
•орден Государственного флага I степени (КНДР, 1948)
•Орден Облаков и Знамени 1-го класса (Китайская Республика, 1946);
•медаль «За победу над Японией» (МНР, 1946);
•медаль «За освобождение Кореи» (КНДР, 1948).
Память
•Именем Мерецкова в 1975 году названа улица в Москве (часть 7-й улицы Октябрьского поля) — Улица Маршала Мерецкова.
•В 1978 году его именем названа новая магистраль в Красносельском районе Ленинграда (улица Маршала Мерецкова).
•В столице Республики Карелия — городе Петрозаводске — имеются улица и сквер Маршала Мерецкова, а также памятная доска и памятник.
•С 1969 года имя Мерецкова носило Благовещенское высшее танковое командное Краснознамённое училище (расформировано в 1999).
•С 1968 года имя Мерецкова носит федеральное государственное унитарное предприятие в Зарайском районе Московской области.
•Главная площадь в городе Тихвин, также установлена памятная доска.
•Улица в городе Судогда Владимирской области и установлен портрет на Аллее Славы.
•Улица в городе Великий Новгород (ныне улица Мерецкова—Волосова).
•Улица в городе Малая Вишера.
•Улица в городе Беломорск.
•Улица в городе Зарайск Московской области. В городе Зарайск также установлен бюст Мерецкова.
•В городе Улан-Удэ есть улица, носящая имя Мерецкова. Возможно, она также названа в честь маршала К. А. Мерецкова.
•На стеле «Город воинской славы», установленной в 2011 году в Выборге, размещён барельеф с изображением Мерецкова.