Cyrille a reçu une excellente éducation dans la littérature grecque classique ainsi que dans la Bible. Il a été ordonné prêtre par l'évêque Maximus de Jérusalem et lui a succédé comme évêque en 348.
Au cours de ses premières années d'épiscopat, probablement vers 350, il a donné une série de conférences aux nouveaux initiés de l'Église catholique. Vingt-quatre de ces conférences ont survécu et sont étudiées aujourd'hui. Lors d'une audience générale en 2007, le pape Benoît XVI a fait l'éloge du saint pour avoir proposé une forme "intégrale" d'instruction chrétienne, "impliquant le corps, l'âme et l'esprit". L'enseignement de saint Cyrille, a déclaré le pape, "reste emblématique pour la formation catéchétique des chrétiens d'aujourd'hui".
En 351, trois ans après que Cyrille soit devenu évêque de Jérusalem, une grande lumière en forme de croix est apparue pendant plusieurs heures dans le ciel de la ville - un événement que beaucoup ont interprété comme un signe du triomphe de l'Église sur l'hérésie. Cet événement a été interprété par beaucoup comme un signe du triomphe de l'Église sur l'hérésie, mais aussi comme un signe de la souffrance que le nouvel évêque allait endurer en dirigeant ses ouailles.
Contrairement à de nombreux autres évêques et prêtres orientaux du quatrième siècle, Cyrille n'a pas laissé ses connaissances classiques l'éloigner de la croyance en la pleine humanité et divinité du Christ.
Cependant, l'homme qui a consacré Cyrille comme évêque, l'archevêque Acacius de Césarée, était un allié des Ariens, qui prétendaient que Jésus était une créature et non Dieu. En raison de ses liens avec l'archevêque, Cyrille lui-même a été injustement soupçonné d'hérésie par nombre de ses frères évêques.
Mais il s'est également retrouvé en désaccord avec l'archevêque Acacius, qui prétendait avoir juridiction sur le lieu de naissance de l'Église. Au total, ces différends ont conduit Cyrille à être exilé de Jérusalem trois fois en l'espace de 20 ans. Cyrille se réfugie d'abord chez Silvanus, évêque de Taraus. Il apparaît au concile de Séleucie en 359, où triomphe le parti semi-arien. Acacius fut déposé et saint Cyrille semble être revenu sur son siège. Mais l'empereur était mécontent de la tournure des événements et, en 360, Cyrille et d'autres modérés furent à nouveau chassés, et ne revinrent qu'à l'avènement de Julien en 361. En 367, un décret de Valens bannit tous les évêques qui avaient été restaurés par Julien, et Cyrille resta en exil jusqu'à la mort du persécuteur en 378. En 380, saint Grégoire de Nysse vint à Jérusalem sur la recommandation d'un concile tenu à Antioche l'année précédente. Il trouva la Foi en accord avec la vérité et exprima son admiration pour ses efforts pastoraux, mais la ville était en proie aux partis et corrompue dans les mœurs.
En 381, saint Cyrille participe au deuxième concile œcuménique, qui condamne deux formes différentes d'arianisme et ajoute des déclarations sur le Saint-Esprit au Credo de Nicée de 325. Saint Cyrille de Jérusalem est mort en 387 et a été nommé docteur de l'Église par le pape Léon XIII en 1883.
