Cillian Murphy wurda am 25.Mai 1976 in Douglas, County Cork, Irland geboren. Er ist der älteste von vier Kindern. Sein Vater arbeitet für das irische Bildungsministerium und seine Mutter ist Lehrerin. Mit 16 Jahren machte Cillian erste Erfahrungen mit der Schauspielerei, in einer Schultheateraufführung. Ungefähr zur selben Zeit gründete Cillian gemeinsam mit seinem Bruder Padraig eine Band und erhoffte sich eine Karriere als Musiker. Ein Plattenvertrag kam aber aufgrund der Intervention seiner Eltern nicht zustande.
1996 begann Murphy an der Universität von Cork ein Jura Studium. Schon bald stellte er aber fest, dass seine Ambitionen dafür nicht ausreichten und er entdeckt wieder die Schauspielkunst für sich. Im selben Jahr debütierte er in Enda Walsh’s „Disco Pigs“. Das Stück avancierte zu einem großen Erfolg und wurde auf allen großen Theaterbühnen der Welt gespielt. So wurde die Filmbranche auf ihn aufmerksam.
Zwischen 1997 und 2003 spielte Murphy in diversen Theaterproduktionen, Kurzfilmen und TV-Arbeiten. Er zog von Cork weg, verbrachte eine kurze Zeit in Dublin und ließ sich schließlich in London nieder, wo er auch heute noch lebt.
2003 gelang ihm der internationale Durchbruch mit Danny Boyles Zombiestreifen „28 Days Later“.

2005 machte sich Murphy in zwei Filmen einen Namen als veritabler Bösewicht. In „Batman Begins“ durfte er Batmans Widersacher mimen und im Psychoschocker „Red Eye“ von Altmeister Wes Craven sorgte er für Panik in einem Flugzeug.
Ein weiterer Höhepunkt war die Golden Globe Nominierung für die Darstellung eines Transvestiten in Neil Jordans „Breakfast on Pluto“. Sein nächster Film „The Wind that Shakes the Barley“ wurde in Irland zum erfolgreichsten Film aller Zeiten. Die erneute Zusammenarbeit mit Danny Boyle brachte Murphy 2007 in dem Science-Fiction Film „Sunshine“ in die Kinos. Zwischen den zahlreichen Arbeiten für das Kino tritt Murphy immer noch in Theaterproduktionen auf, wie zum Beispiel in diesem Jahr in dem Stück „Love Song“ am Londoner West End Theater.

Privat ist Cillian Murphy  seit 2004 mit seiner Langzeit Freundin Yvonne McGuiness verheiratet. 2005 kam sein Sohn Malachy zur Welt. Murphy gibt aber nur äußerst selten Auskunft über sein Privatleben.