Лемох родился в Москве 19 июня 1841 года в семье, имевшей непосредственное отношение к искусству. Его отец, Викентий Осипович, преподавал музыку в московских учебных заведениях. Мальчик рано обнаружил художественные способности и начальное свое образование получил в Московском Училище живописи и ваяния, где он занимался у Е.А.Васильева с 1851 по 1856 год.
Желая дальнейшего совершенствования, в 1858 году Лемох приехал в Петербург и поступил в Академию художеств. Успешная учеба молодого живописца была отмечена малой золотой и серебряными медалями но уже в следующем году он вместе с товарищами оставил Академию, получив звание классного xудожника 2-й степени.
В 1863 году в Петербурге произошло событие, оставившее след в пути развития русского изобразительного искусства. Четырнадцать учеников исторического класса демонстративно покинули Академию художеств. По словам В.В.Стасова, "эти молодые люди были все крайне недостаточны — значит, от головы до ног зависимые и обязанные дрожать за будущность свою и, однако же, рискуя этой будущностью, они предпочитают лишиться награды и перспективы путешествия за границу, только бы не выполнять того, что претит их художественной совести". Одним из этих художников был Кирилл (Карл) Викентьевич Лемох.
В 1868 году Лемох представил на академическую выставку картину "Семейное горе". Над ней художник работал после возвращения из путешествия за границу. Живо и трогательно изображая сцену из жизни мелких чиновников, Лемох взывал к сочувствию своим героям. Привлекшая внимание публики картина была воспроизведена в журнале "Пчела" за 1875 год. За нее Лемох получил звание классного художника 1-й степени.
Сохраняя верность бытовому жанру, художник постепенно находит свой индивидуальный путь внутри этого жанра. Он чаще всего воспроизводит сцены из русского крестьянского быта, в которых всегда присутствуют дети. Он стремился правдиво изображать жизнь тех людей, которые становились жертвами существующего порядка, особенно пагубно отражавшегося на детских судьбах. Но это тихое внимание, это умение почувствовать и стремление разделить чужие страдания как раз и ставили Лемоха в один ряд с его товарищами — живописцами 1860-70-х годов.
В 1875 году Лемох получил звание академика за восемь картин, экспонировавшихся на академической выставке. При этом отмечалось, что звание присваивалось художнику "за искусство в познании живописи народных сцен". На одной из этих картин — "Утро в швейцарской" (1874, ГТГ) — изображена сцена из жизни "маленьких людей".
Многочисленные детали не нарушают ясность общей композиции произведения. Внимание ко всем мелочам быта, окружающим героев произведений, было вообще характерно для художников этого времени. Обращаясь к конкретным явлениям современной им жизни, живописцы проявляли особый интерес к характеристике обстановки, места действия. Однако изображение деталей не становилось самоцелью, а всегда служило раскрытию смысла происходящего, органически включаясь в образный строй картины. Таковы и наиболее удачные картины Лемоха — "Выговор" и "Круглая сирота", которые экспонировались в 1897 году на 7-й передвижной выставке.
Картину "Круглая сирота" (1878) В.В.Стасов считал одной из лучших в творчестве Лемоха, отмечая: "Здесь много грации и чувства. Письмо колоритное". Трагичность сюжета в этой работе удержала живописца от сентиментальности, свойственной многим его произведениям.
Крестьянская тема занимала в 1870-80-е годы одно из главенствующих мест в русской живописи. Жизнь деревни, крестьянский быт Лемох изучал, проводя летние месяцы под Москвой, в селе Ховрино, где он имел небольшую дачу. Там художник наблюдал и характерные сценки из жизни деревенских ребятишек. Часто они позировали Лемоху в его мастерской.
Художественную практику Лемох сочетал с педагогической работой. Еще в середине 1860-х годов он получил от Академии свидетельство, дающее право преподавать в высших учебных заведениях. Долгое время Лемох служил при дворе. За обучение великих князей художник получил пенсию, которая позволила ему до конца дней не нуждаться в средствах. Известное несоответствие пребывания на придворной службе с вращением в кругу независимых передвижников Лемоху помогала преодолеть, по словам современника, "безусловная честность, товарищеские чувства, готовность всякому помочь, его "святая простота" во всех вопросах общественности — простота, на которую трудно было даже рассердиться".
В 1893 году Лемох был избран действительным членом Академии художеств, а в мае 1901 года он был утвержден в должности хранителя художественного отдела Русского музея. На этом посту Лемох пробыл до марта 1909 года, когда вынужден был уйти из-за болезни на пенсию.
