Né le 7 septembre 1969 à Rostov-sur-le-Don, dans une famille russo-ukrainienne, Kirill Serebrennikov obtient en 1992 un diplôme de sciences physiques à l'université d'État de Rostov avant de se tourner vers le théâtre et le cinéma, débutant comme metteur en scène dans des établissements locaux tout en réalisant des documentaires et des publicités pour la télévision. Il dirige ensuite de nombreuses productions théâtrales prestigieuses, au Théâtre d'art Anton Tchekhov, au Théâtre Sovremennik, au Deutsches Theater de Berlin ou au Thalia Theater de Hambourg, tout en signant des mises en scène d'opéra et de ballet, notamment au théâtre Bolchoï de Moscou. En 2017, en pleine préparation de son film Leto, consacré à la scène rock underground de Léningrad au début des années 1980 et centré sur le musicien Viktor Tsoï, il est arrêté et inculpé de détournement de fonds publics dans le cadre du programme culturel Plateforme, accusations qu'il qualifie d'absurdes. Assigné à résidence à Moscou jusqu'en 2019, il termine néanmoins Leto grâce à un travail à distance et par ordinateur, le film étant sélectionné au Festival de Cannes 2018 sans qu'il puisse s'y rendre, sa chaise restant symboliquement vide lors de la projection. Il signe ensuite La Fièvre de Petrov (2021), présenté en compétition à Cannes, avant de fuir la Russie et de réaliser La Femme de Tchaïkovski (2022) puis Limonov, la ballade (2024).
Sa double formation scientifique et artistique, entre physique et mise en scène, façonne une approche à la fois rigoureuse et théâtrale de la composition visuelle de ses films. Son expérience personnelle de l'assignation à résidence et de la privation de liberté, vécue de 2017 à 2019, irrigue directement l'atmosphère claustrophobe et onirique de La Fièvre de Petrov, où l'enfermement devient une métaphore de sa propre condition d'artiste persécuté. La culture rock soviétique underground des années 1980, qu'il explore dans Leto, ainsi que la littérature et la mythologie russes, notamment Dostoïevski, constituent des influences constantes de son œuvre cinématographique.
Serebrennikov développe une mise en scène virtuose et théâtrale, marquée par de longs plans-séquences complexes et chorégraphiés qui compressent temporalités et bouleversements psychologiques en une seule prise continue. Sa filmographie oscille entre un noir et blanc épuré et lyrique, à l'image de Leto, et une esthétique chaotique et saturée, plus proche du cauchemar éveillé, dans La Fièvre de Petrov. Il conserve dans l'ensemble de son travail une forme de théâtralité assumée héritée de sa carrière de metteur en scène, mêlant réalisme social et embardées oniriques ou fantastiques pour dépeindre une Russie contemporaine tourmentée.
Leto remporte le prix Cannes Soundtrack de la meilleure musique au Festival de Cannes 2018, ainsi que quatre récompenses aux prix Nika du cinéma russe, dont celui du meilleur réalisateur. La Fièvre de Petrov et La Femme de Tchaïkovski sont tous deux sélectionnés en compétition officielle au Festival de Cannes, respectivement en 2021 et 2022, une reconnaissance internationale constante malgré les difficultés politiques rencontrées par le cinéaste.
L'actrice Chulpan Khamatova, retrouvée à plusieurs reprises dans ses productions les plus personnelles, ainsi que le chef décorateur Andreï Penkratov, récompensé pour son travail sur Leto, comptent parmi ses collaborateurs les plus fidèles. Il travaille également de façon récurrente avec des coproducteurs français et allemands, qui lui permettent de continuer à tourner malgré les contraintes imposées par les autorités russes.
La liberté artistique confrontée à la répression et à l'enfermement, thème directement nourri par sa propre expérience d'assignation à résidence, traverse une large partie de son œuvre la plus récente, en particulier La Fièvre de Petrov. La jeunesse et la contre-culture soviétiques, explorées avec nostalgie dans Leto, constituent également un motif central de son cinéma. Serebrennikov s'intéresse enfin à la Russie contemporaine et à ses zones d'ombre politiques et sociales, qu'il continue d'interroger depuis son exil, notamment à travers le biopic consacré à l'écrivain controversé Édouard Limonov.