Выпускник Национальной школы балета в Праге, в 1962 году был принят в качестве студента в Пражскую консерваторию. В 1967 Килиан получил стипендию для учебы в Королевской балетной школе в Лондоне, где познакомился с хореографом Джоном Кранко, предложившим ему контракт танцовщика в Штутгартском балете. В Штутгарте карьера Килиана складывалась успешно: его первая постановка для экспериментальной сцены – «Парадокс» – была с успехом перенесена на главную сцену театра. Вскоре Килиан возглавил специально созданную при театре танцевальную компанию, занимающуюся исключительно современной хореографией. В 1974 году Килиан был приглашен в Нидерландский театр танца (NDT). Среди главных постановок того времени: «Симфониетта» (1978), «Возвращение в чужую страну» (1974 и 1975) и «Немой крик» в главной партии с его давним соавтором и женой танцовщицей Сабиной Купферберг (1986). Для реализации своих идей Килиан создает при театре хореографические мастерские, а так же активно проводит мастер-классы по всему миру. С середины 80-х стиль Килиана тяготеет к абстракции и сюрреалистическим образам. Так появились балеты «Черное и Белое», «No More Play», «Маленькая смерть», «Сарабанда», «Падение ангелов», «Сладкие сны», «Местонахождение неизвестно». В 1995 году Килианом был поставлен масштабный спектакль «Арчимбольдо», в котором участвовали все три труппы театра. Килиан и NDT инициировали взлет танцевальной культуры Голландии и определили ее лидерство в жанре современного танца.
Нидерландский театр танца гастролировал в Москве в 1998 году, в 1999 году Иржи Килиан провел открытий мастер-класс в Музыкальном театре им. К.С. Станиславского и Вл.И. Немировича-Данченко в рамках фестиваля Dance Inversion.