Кирил Ботев е роден на 20 април 1856 г. в Калофер. Син е на възрожденския учител Ботьо Петков и на Иванка Ботева, брат е на Христо Ботев. Завършва класното училище в Калофер. Произхождайки от семейство на образовани хора, от ранна възраст продължава професията на баща си – Даскал Ботьо, като учителства в Голямо Бельово, а след емигрирането си – и в българското училище в Гюргево, Румъния.

През 1876 г. се включва в четата на Христо Ботев. След нейното разбиване е заловен, лежи в затвора в Цариград и след това е пратен на заточение в крепостта Акия в Мала Азия. Освободен е през 1878 г. по силата на Санстефанския мирен договор.

След завръщането си в България през 1878 г. постъпва в Командата на волноопределяющите се в Пловдив, а по-късно същата година се прехвърля във Военното училище в София като кавалерист. Завършва в първия випуск през 1879 г. и е произведен в чин подпоручик. По-късно следва кавалерийска школа в Сомюр (Франция) и във Военната академия в Брюксел. Служи в Източнорумелийската милиция.

По време на Сръбско-българската война (1885) е ескадронен командир, извършва разузнавания в тила на противника и улеснява бойните действия. Като командир на 3-ти конен полк участва в контрапреврата срещу русофилите (1886).

Като образован офицер още млад заема високи длъжности: командир на 3-ти конен полк, началник на 6-а пехотна бдинска дивизия, началник на Военното училище (1891 – 1895 г.), командир на Трета пехотна балканска дивизия (1896-1900 г.).

На 2 август 1912 година, по случай 25-годишнината от идването си в България, цар Фердинанд произвежда 6 генерал-майори в чин генерал-лейтенант. Ботев е сред тях. Това е първият случай в историята на Третото българско царство, когато званието генерал-лейтенант е дадено на действащи офицери, преди това е давано само на офицери от запаса.

Участва в Балканската война (1912 – 1913), а за кратък период от време е заместник-министър на войната (1913). Излиза в запаса през 1914 г.

За да се предпази от бомбардировките на София, генерал-лейтенант Кирил Ботев отива да живее в с. Студена, Пернишко, където умира на 6 февруари 1944 г.