Родился 21 марта 1947 в Праге (Чехословакия). Учился в балетной школе Пражского национального театра, затем в Пражской консерватории. Затем, получив стипендию Британского совета, стажировался в школе Королевского балета (Лондон). В 1968 по приглашению одного из крупнейших хореографов того времени Джона Крэнко поступил в руководимую тем труппу — Штутгартский балет, где оставался — в ранге солиста — до 1975.

В 1975 назначается одним из артистических директоров Нидерландского театра танца. В 1977 становится единственным артистическим директором этой труппы и создателем ее обширного репертуара.

В 1978 после показа на Международном фестивале Сполето (г. Чарльстон, Южная Каролина, США) балета «Симфониетта» на музыку Л. Яначека к нему приходит международная известность, которая все упрочивается с показами все новых балетов Килиана на этом фестивале.

В середине 80-х начинает ставить преимущественно абстрактные опусы. Выработал особый фирменный стиль, далеко вышедший за рамки классического «канона». Имеет стойкую репутацию хореографа-философа, исследующего прежде всего глубины человеческой натуры, чем физические возможности тела, и славится своей феноменальной музыкальностью. «Есть Иржи Килиан, у которого, я сказал бы, самые „золотые“ уши. Он превращает метафоры в движения Килиан слышит музыку и видит движения» (Рудольф Нуреев).

В 1978 организует труппу НДТ II, в которую входят очень молодые танцовщики (17-24 лет). В 1991-м — труппу НДТ III, объединившую, напротив, балетных пенсионеров, покинувших основной состав театра — НДТ I. Таким образом, по словам самого Килиана, его театр показывает жизнь танцовщика в трех измерениях.

В 1999 оставляет пост артистического директора театра, оставаясь при этом хореографом-резидентом — вплоть до 2009.

Его балеты шли и продолжают идти в театрах и балетных труппах многих стран мира. В 1995 отмечалось 35-летие НДТ и 20-летие руководства Иржи Килианом этой труппой: была выпущен грандиозный спектакль «Арчимбольдо» (постановка нескольких хореографов «родом» из самого НДТ и фрагменты балетов Килиана), в которой приняли участие все три труппы — НДТ I, НДТ II и НДТ III. Пять лет спустя «Арчимбольдо» был показан на сцене Парижской оперы. Празднества прошли под девизом, предложенным самим мэтром: прошлое — это история, будущее — тайна, настоящее — подарок.