Kirill Tolpygo konnte, obwohl er Sohn eines politischen Gefangenen war, an der Universität Kiew Physik mit Abschluss 1939 studieren. Anschließend begann er die Aspirantur im "Institut für Physik der Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen Sozialistischen Sowjetrepublik (AN-USSR)" bei Solomon Pekar in Kiew. Allerdings wurde er im November 1939 zur Roten Armee eingezogen und machte den Deutsch-Sowjetischen Krieg als Artillerist mit. 1941 bei der Jelnja-Offensive im Rahmen der Kesselschlacht bei Smolensk wurde er schwer verwundet.