Период управления Кириллом ознаменовался признанием автокефалии БПЦ Константинопольским патриархом в 1962 г. В 1961 г. БПЦ вошла во Всемирный Совет Церквей, в 1968 г. перешла на григорианский календарь в богослужении. Благодаря усилиям Кирилла Болгарское государство начало ежегодно выплачивать субсидии БПЦ, а с середины 1960 гг. – пожизненные пенсии священнослужителям. Поддерживал тесные связи с РПЦ: в 1953 г. разрешил 13 монахиням во главе со схиигуменьей Марией и с духовником иеромонахом Ираклием из Леснинского Богородицкого монастыря поселиться в Болгарии. Неоднократно посещал СССР: впервые – в июле 1948 г. в составе делегации БПЦ по случаю 500-летия автокефалии РПЦ, в Москве на Совещании глав и представителей поместных православных церквей выступил с докладом «Рим и Болгария». С коммунистическими властями Болгарии у Кирилла складывались сложные отношения. Он пытался отстаивать интересы церкви, но из-за опасения репрессий часто был вынужден идти на уступки. В Комитете безопасности Болгарии на него было заведено дело (в конце его жизни оно состояло из четырёх томов). В молодые годы научная деятельность Кирилла была связана с богословием и философией: он перевёл с немецкого языка на болгарский и издал сочинения немецкого философа Т. Пеша и статьи католического епископа Веспрема Тихамера Тота. Составил экзегетический анализ евангельской притчи о сеятеле (1940 г.), издал сборник проповедей по содержанию Деяний апостольских и Посланий апостола Павла (1953 г.). Затем Кирилл обратился к изучению болгарской церковной истории, работал в архивах Москвы, Ленинграда, Белграда, Берлина, Будапешта, Вены, Парижа, Праги. Составил биографии своих предшественников на Пловдивской кафедре: митрополитов Паисия (Зафирова, 1810–1872 гг., Пловдив, 1948 г.), Панарета (Мишайкова, 1805–1883 гг., София, 1950 г.), Нафанаила (Бойкикиева, 1820–1906 гг., София, 1952 г.) и Болгарского  экзарха Анфима I Чалыкова, 1816–1888 гг., София, 1956 г.). По поручению Болгарской Академии Наук подготовил монографию о Кресненско-Разлогском восстании (1878–1879 гг.), поднятом против решений Берлинского конгресса, следствием которого стало объединение в 1885 г. княжества Болгария и Восточной Румелии (София, 1955 г.). Исследование Кирилла по истории Болгарского экзархата в Адрианополе и Македонии осталось незавершённым. Личный дневник в нескольких томах и архив переписки Кирилла хранились в кабинете его преемника, Болгарского  патриарха Максима (Минкова), после смерти которого (2012 г.) были переданы в Церковно-исторический музей при Болгарской патриархии. Кирилл – доктор honoris causa Софийской духовной академии (1952 г.), Московской духовной академии (1954 г.) и Ленинградской духовной академии (1968 г.), академик Болгарской Академии Наук по Отделению исторических и педагогических наук (1970 г.). Был заместителем председателя Болгарского национального комитета защиты мира и членом Всемирного совета мира. Награждён двумя орденами «Народная Республика Болгария» первой степени, орденом Кирилла и Мефодия первой степени. Народный деятель болгарской культуры (1969 г.). Похоронен в соборе Бачковского монастыря.