Кирилл Сергеевич Александров родился 9 января 1931 года в Ленинграде. В 1948 г. он поступил в Ленинградский электротехнический институт, который окончил с отличием. Его научная деятельность началась под руководством академика А. В. Шубникова в аспирантуре Института кристаллографии. После окончания аспирантуры был приглашен в недавно созданный Институт физики АН СССР в Красноярске.

Первые фундаментальные результаты, полученные К. С. Александровым, связаны с исследованием законов распространения упругих волн и упругих свойств анизотропных сред. В частности, ему принадлежат первые систематические исследования упругих свойств основных породообразующих минералов. Им были обнаружены и изучены явления внутренней конической рефракции и вращения плоскости поляризации упругих волн, исследованы закономерности процессов отражения и преломления упругих волн в различных средах, найдены способы измерения тензоров упругости для сред произвольной симметрии, созданы новые ультразвуковые приборы для исследования упругих свойств кристаллов, текстур и горных пород. Работы этого направления привели к появлению нового раздела физики кристаллов — акустической кристаллографии, были использованы, в частности, для создания новых устройств акустоэлектроники. В последние годы он вновь вернулся к работам по исследованию анизотропии упругих свойств минералов и горных пород; в 2000 году опубликована его монография на эту тему, написанная совместно с Г. Т. Продайводой из Киевского университета.

Мировые приоритет и признание получили работы К. С. Александрова по исследованию структурных фазовых переходов. Комплексные экспериментальные исследования в сочетании с развитием теории позволили установить природу и механизмы структурных превращений многочисленных сегнетоэлектрических и родственных кристаллов, обнаружить ряд новых сегнетоэлектрических структур, предложить объяснение последовательностей переходов типа упорядочения (модель двух и более подрешеток, модель с многоминимумным потенциалом) и типа смещения (конденсация нескольких мягких мод разной природы).

Эти работы внесли крупный вклад в понимание природы нестабильности структуры, возможных структурных искажений и связанных с ними изменений диэлектрических, оптических и других свойств многих кристаллов, используемых в современной технике, радио-, акусто- и оптоэлектронике. Они привели также к развитию методик синтеза и направленной модификации свойств твердотельных материалов для акусто- и магнитооптических применений, к созданию новых устройств на основе этих материалов. В 1989 г. в составе коллектива авторов он стал лауреатом Государственной премии за работы по исследованию новых материалов и создание новых приборов на их основе. Целенаправленные исследования структуры, кристаллохимии, физических свойств и фазовых переходов твердых тел, выполненные под руководством К. С. Александрова и с его непосредственным участием, позволили разработать единый подход к описанию обширных семейств кристаллов, включающих материалы современной лазерной техники и оптоэлектроники, высокотемпературные сверхпроводники. Результаты этих исследований были отмечены в 1999 г. премией им. А. С. Федорова Российской Академии наук. В последние годы эти работы активно развиваются в рамках академической и международной кооперации Института физики с научными центрами Москвы, Новосибирска, Испании, Франции, ряда других стран.

К. С. Александровым создана активная, растущая научная школа. Среди его учеников четыре доктора наук, десятки кандидатов. На протяжении ряда лет он возглавляет кафедру физики твердого тела Красноярского государственного университета, в последние годы руководит работой Красноярского научно-учебного центра высоких технологий, созданного совместно Институтом физики, Красноярским госуниверситетом, Красноярским техническим университетом и Сибирской аэрокосмической академией в рамках государственной программы интеграции фундаментальной науки и высшей школы.

К. С. Александров — автор около 400 научных публикаций, в том числе восьми монографий, активный участник и организатор многочисленных российских и международных научных конференций, в том числе — серий всероссийских конференций по физике сегнетоэлектриков и сегнетоэластиков, российско-японских и российско-американских симпозиумов по сегнетоэлектричеству.

К. C. Александров возглавляет Научный совет РАН по физике сегнетоэлектриков и диэлектриков, входит в состав ряда других проблемных советов РАН, член Объединенного ученого совета по физико-техническим наукам Сибирского отделения РАН. Член редколлегий ряда престижных отечественных и зарубежных научных журналов.

Награжден Орденом Дружбы народов, двумя Орденами Трудового Красного Знамени.