Кирилл Москаленко родился 11 мая 1902 г. в селе Гришино Бахмутского уезда Екатеринославской губернии в большой крестьянской семье. Окончил сельскую церковно-приходскую школу. По окончании школы поступил в министерское училище и с отличием его закончил.

Октябрьскую революцию встретил восторженно. В 1920 г. вступил в комсомол, а затем в красногвардейский отряд Куличенко. Участвовал в боях с бандами Махно. Затем действовал в составе частей регулярной Красной армии. После Гражданской войны, в 1922 г., Кирилл Семенович окончил Харьковскую объединенную школу красных командиров, был направлен в 6-ю Чонгарскую кавалерийскую дивизию командиром взвода конно-артиллерийского дивизиона. Через год Москаленко принял учебную батарею этого же дивизиона, потом несколько лет занимал должность начальника штаба полка. Затем Москаленко направили учиться на курсы усовершенствования комсостава. С окончанием курсов для прохождения службы он был направлен в Забайкалье начальником штаба полка, затем командиром полка, дальше последовал перевод в Приморье на должность начальника артиллерии танковой бригады. В 1932 г. Москаленко назначают начальником штаба полка в 1 -ю кавалерийскую дивизию, через год он принял полк.

С Дальнего Востока Москаленко был переведен в Киев и назначен начальником артиллерии механизированного корпуса. С этой должности его направили в академию им. Дзержинского на факультет комсостава. По окончании академии в 1939 году Кирилла Семеновича направляют в Одессу начальником артиллерии стрелковой дивизии. Вскоре он становится начальником артиллерии стрелкового корпуса, а позднее, его переводят в Молдавию на должность начальника артиллерии мехкорпуса. Перед войной Москаленко был направлен в г. Луцк на должность командира противотанковой бригады.

В приграничном сражении бригада Москаленко прикрывала отход советских войск от Владимира-Волынского через Луцк, сдерживая силы танковой группы Клейста, и нанесла ощутимый урон немцам. В июле 1941 г. Москаленко был награжден орденом Ленина. В начале сентября 1941 г. генерал Москаленко был назначен командиром 15-го стрелкового корпуса, с которым попал в окружение под Киевом, но корпус, входящий в состав 5-й армии, разорвал кольцо окружения, вышел на реку Псел. Москаленко был назначен командующим конно-механизированной армейской группировкой 13-й армии и принял участие в разгроме Елецкой группировки врага в Московском сражении.

В начале января 1942 г. Москаленко назначают командующим 6-й армией Юго-Западного фронта, а в марте 1942 г. командармом 38-й. Армия принимала участие в сражении Юго-Западного направления под Харьковом. Операция оказалась неудачной, фронт потерпел поражение, 38-я армия вместе с другими частями и соединениями вынуждена была отойти от Дона. Началось Сталинградское сражение. Москаленко участвовал в этом сражении как командарм 1-й, вновь сформированной, танковой армии.

С завершением стратегической операции под Сталинградом Москаленко получает новое назначение на должность командующего 40-й армией Воронежского фронта. Армия принимала участие в проведении Острогожско-Россошанской армейской операции. Затем 40-я армия совместно с 3-й танковой армией участвовала в Воронежско-Касторненской операции. В конце 1943 г. армия участвовала в сражениях под Белгородом, Харьковом, вышла к Днепру. С форсированием Днепра Москаленко было присвоено воинское звание генерал-полковника и звание Героя Советского Союза. При проведении Киевской операции Москаленко вновь принял под свое командование 38-ю армию, которая находилась на Лютежском плацдарме. Армия принимала непосредственное участие в освобождении Киева, с боями продолжала продвигаться вперед и в апреле освободила г. Каменец-Подольский. Армия была включена в состав войск, участвующих в Проскурово-Черновицкой операции. С окончанием этой операции 38-я армия совместно с Чехословацким 1-м армейским корпусом генерала Свободы повела наступление через Карпаты в Словакию. После Карпатско-Дуклинской операции армия провела Ясло-Горлицкую армейскую операцию. Свой боевой путь 38-я армия под командованием генерал-полковника Москаленко закончила в Праге. За заслуги при освобождении Чехословакии Кириллу Семеновичу было присвоено звание Героя Чехословацкой Республики.

После окончания Великой Отечественной войны, в 1948 г., Москаленко был назначен командующим войсками Московского военного округа. С 1960 г. по 1962 г. занимал должность командующего Ракетными войсками стратегического назначения и заместителя министра обороны СССР. Москаленко являлся членом ЦК КПСС и депутатом Верховного Совета СССР. Звание Маршал Советского Союза Москаленко присвоено в 1955 г. В 1978 г. ему вторично было присвоено звание Героя Советского Союза.

Умер Москаленко в 1985 г., похоронен в Москве.