Родился 18 января 1835 г. в городе Вильно. Отец его — француз, наполеоновский офицер, который, женившись на литовке, матери будущего композитора, навсегда остался в России.
Детство Кюи провел в Вильно. В 14-летнем возрасте он берет уроки теории музыки у выдающегося композитора С. Монюшко, одновременно обучаясь и игре на фортепиано. К этому времени относятся первые опыты в композиции.
В 1849 г. Кюи уезжает в Петербург, поступает в Инженерное училище, а затем в Инженерную академию, которую оканчивает в 1857 г. С этого времени и до конца жизни его официальным занятием становится преподавание фортификации. Будучи разносторонне одаренным человеком, Кюи написал много выдающихся трудов в этой области. Однако его неофициальная и едва ли не основная деятельность протекала совсем в другом русле.
В 1856 г. Кюи встретился с М. Балакиревым, ставшим его музыкальным наставником и учителем; в это же время познакомился с А. Даргомыжским. Общение с выдающимися русскими музыкантами исключительно благоприятно сказалось на развитии музыкального таланта Кюи. Появляются первые его сочинения — романсы, а затем и пробы в оперном жанре — одноактная опера «Сын мандарина», «Кавказский пленник» (по Пушкину).
В 1364 г. он начинает сотрудничать в качестве музыкального критика в газете «Санктпетербургские ведомости».
Прогрессивная, весьма яркая музыкально-критическая Деятельность Кюи — одно из проявлений его многообразного таланта. В своих многочисленных работах он проповедовал художественно-эстетические воззрения «новой русской музыкальной школы», возглавляемой М. Балакиревым.
В 60—70-е гг. Кюи создает свои лучшие оперы: «Вильям Ратклиф» (по драматической балладе Г. Гейне, 1869) и «Анджело» (по В. Гюго, 1876), а в дальнейшем пишет «Пир во время чумы» (по Пушкину, 1900), «Мадемуазель Фифи» (по Г. Мопассану, 1903), «Матеа Фальконе» (по Мериме, 1907), «Капитанскую дочку» (по Пушкину, 1909), а также три детские оперы.
Кюи написано около 250 романсов, составляющих одну из самых ярких страниц его творчества, четыре оркестровые сюиты, много камерно-инструментальных и вокальных сочинений.
Умер Ц. А. Кюи 26 марта 1918 г. в Петрограде.
Опера «Вильям Ратклиф», несмотря на эклектизм и даже наивность «романтики ужасов» в сюжете, обладает ценными качествами. Наиболее яркой и характерной стороной является ее распевно-ариозный, декламационно выразительный речитативный стиль — несомненное следствие влияния «Каменного гостя» Даргомыжского. От Даргомыжского же идет и ярко выраженный метод сквозного музыкально-драматургичесйого действия, почти полностью исключающий членение оперы на отдельные законченные музыкальные номера. Использует Кюи и метод лейтмотивного развития. Искренно, поэтично звучат лирические сцены оперы, особенно дуэт из последнего действия, высоко ценимый композиторами — членами «Могучей кучки».