Киллиан — старший из 4-х детей [имеет брата и 2-х сестер] в семье педагогов: его отец, Брендан, работает инспектором в Ирландском Департаменте образования, а мать преподает французский язык в школе.

В колледже Киллиан Мёрфи изучал право. Закончив колледж, Киллиан поступил в Университет Корка на юридический факультет, где вскоре стал играть в студенческом театре. Сначала актёрская игра была для Киллиана только средством развлечения и способом убить время в выходные дни, но потом она увлекала молодого человека всё больше, пока Киллиан не решил, что быть актёром гораздо интереснее, чем адвокатом.

Будущий актер играл на гитаре в несуществующей сейчас группе Sons of Mr. Greengenes. Киллиан говорит по-французски и он вегетарианец.