Cem Zeynel Kılıç absolvierte die Theaterabteilung der Yeditepe-Universität. Während seiner Studienzeit wirkte er in zahlreichen Aufführungen des Istanbuler Staatstheaters mit und wirkte in mehreren Werbespots mit. Seit 2005 ist er Künstler der Staatstheater. Sein Fernsehdebüt gab er mit der Serie Yılan Hikayesi (1999–2001) und spielte anschließend in Produktionen wie Renkli Dünyalar, Bir İstanbul Masalı, Her Şey Yolunda, El Bebek Gül Bebek, Köprü, Hayat Türküsü, Kızlar Yurdu, Masum und Bartu Ben.