Муратова родилась в бессарабском местечке Сороки. Изучала филологию в МГУ, в 1959 году окончила режиссёрский факультет ВГИКа, где училась в мастерской Сергея Герасимова и Тамары Макаровой.

В 1961 году Кира стала режиссёром на Одесской киностудии . Как сценарист и режиссёр Муратова дебютировала в 1962 году, совместно с Александром Игоревичем Муратовым поставив короткометражный фильм У Крутого Яра, а через два года, с ним же, сняв полнометражную ленту Наш честный хлеб.

В 1967-м Муратова сняла свой первый "самостоятельный" фильм Короткие встречи с Ниной Руслановой и Владимиром Высоцким. Сама Кира сыграла в картине небольшую роль. Впоследствии она иногда появлялась в кино - например, в знаменитой ленте Опасные гастроли.

В каждом фильме режиссер занималась вопросом понимания человека и его тонкой душевной организации.

 В 1994-м Муратова удостоилась Ники как лучший режиссер за фильм Увлеченья. Главная роль в картине досталась Ренате Литвиновой. Кира и Рената отлично сработались, до сих пор они составляют замечательный творческий союз.

За долгие годы работы в режиссерском кресле,  Муратова сняла множество лент. Ее фильмография внушает. Последняя ее работа – Мелодия для шарманки.

Сама Кира Муратова о режиссерской работе говорит так:

«Для режиссера – не только для меня, вообще для режиссера, мне кажется, типичен такой парадокс: нужно сочетать в своей психике две крайности. Одна из них называется "мания величия", другая "всяк сверчок знай свой шесток". Очень важно сопрягать эти две крайности в своем сознании. Без мании величия, тайной или явной, скрываемой или афишируемой, невозможно в режиссуре ничего сделать. А с другой стороны, нужно знать свои очертания, свои контуры, свои ниши, границы и в них втискиваться со всей своей манией величия. Для меня, например, это обязательно".