Cillian Murphy 1976. május 25-én született az írországi Douglasben. Édesanyja francia tanárnő, édesapja az Ír Nemzetközi Tanulmányi Intézet munkatársa. Problémás fiatal volt, kihágásaiért a középiskolában többször is felfüggesztették, végül azonban sikeresen letette az érettségi vizsgákat. Mindemellett a zene is foglalkoztatta, gitározni tanult, példaképe a legendás Frank Zappa volt. A zenélés sok idejét lekötötte, és testvérével zenekart is alapított The Sons OF Mr. Greengenes (a név utalás Zappa egyik híres szerzeményére) néven, melyben a gitározás mellett énekelt is. A zenekar öt éves szerződést kapott az Acid Jazz Recordstól, azonban mivel öccse még középiskolába járt, a szülei nem támogatták a dolgot. Ezt követően Murphy jogot kezdett hallgatni a University College Corkon, de ekkoriban már komolyan foglalkoztatta, hogy inkább színész pályára lépjen, így egy év elteltével otthagyta az iskolát. Minden erejével a színészi karrierjére koncentrált, és csakhamar több színdarabban is feltűnt, köztük a később megfilmesített Diszkó disznókban (2001) is. Első filmes szerepeit a kilencvenes évek végén kapta (Az árok – 1999, Sunburn – 1999), melyeket követően már sorra jöttek az ajánlatok, és olyan filmekben kapott szerepet, mint a Leány gyöngy fülbevalóval (2003) vagy a Hideghegy (2003). A világhírnevet Christopher Nolan 2005-ös Batman adaptációja hozta meg számára, melyben Madárijesztőt alakította, de a rendező több későbbi filmjében is szerepet kapott (A sötét lovag – 2008, Eredet – 2010, A sötét lovag: Felemelkedés – 2012, Dunkirk - 2017). Az elmúlt években olyan filmekben láthatta őt a nagyközönség, mint a Lopott idő (2011), a Ébredés (2013), vagy a Johnny Depp nevével fémjelzett Transzcendens (2014). Cillian Murphy 2004-ben vette feleségül a vizuális művészként dolgozó Yvonne McGuinnesst, akitől két fiú gyermeke született (2005, 2007). Murphy családjával jelenleg Írország fővárosában, Dublinban él.