Воспитанник киевской ДЮФШ "Динамо" имени Валерия Лобановского. В ДЮФЛ за "Динамо" провел 76 матчей и забил 19 мячей. Также сыграл один матч в чемпионате Киева.
5 апреля 2007 года дебютировал за "Динамо-2" в домашнем поединке против ужгородского "Закарпатья". За "Динамо-2" в первой лиге сыграл 50 матчей, в которых забил три гола. С 2007 года играет также в дублирующем составе "Динамо", за который провел 17 матчей. Был заявлен на матч Суперкубка Украины 10 июля 2007 года за основную команду, но на поле не вышел.
Не сумев закрепиться в структуре гранда украинского футбола - киевского "Динамо", был отдан в аренду "Кривбассу", а весной 2013 года ужгородской "Говерле". В июне 2013 года Кирилл Петров подписал контракт с киевским "Арсеналом". В 2014 году подписал контракт с польской "Короной", за которую до недавнего времени выступал нападающий сборной Казахстана Сергей Хижниченко, в межсезонье перешедший в "Актобе".
Кирилл Петров становился чемпионом Европы в составе юношеской сборной Украины в 2009 году, обладателем Суперкубка Украины - 2007, серебряным призером чемпионата Украины - 2009/10.
Все самое актуальное о спорте в вашем телефоне - подписывайтесь на наш Instagram!