Хотя заниматься музыкой юный Цезарь начал с 10 лет, он стал специалистом в области фортификации, а в 1904 году ему было присвоено звание инженер-генерала. Получил Кюи и соответствующее образование: учился в Петербурге в Главном инженерном училище, затем в Военно-инженерной академии. По окончании академии он был оставлен там репетитором, позднее стал профессором.
В музыкальном развитии Кюи решающую роль сыграло знакомство с композиторами Балакиревым, Даргомыжским и критиком Стасовым. Он становится одним из активных участников Балакиревского кружка, знаменитой "Могучей кучки", поборником передового новаторского движения в русской музыке.
Кюи много выступал в столичных газетах как музыкальный критик, горячо и энергично поддерживая первые творческие шаги Мусоргского, Римского-Корсакова, Бородина. Однако как композитор сам Кюи был больше связан с западным романтизмом, чем с русскими национальными традициями. Высокую оценку получила его опера "Вильям Ратклиф" по драматической балладе Гейне, оперы "Анджело" (по Гюго), "Сарацин" (по драме Дюма-отца), "Мадемуазель Фифи" (по рассказу Мопассана) неизменно вызывали интерес музыкальной общественности.
Кюи был также автором романсов на стихи Пушкина и Майкова, а в последние годы жизни писал детские песни и оперы. Он завершил оставшиеся незаконченными после смерти авторов оперы "Каменный гость" Александра Даргомыжского и "Сорочинская ярмарка" Модеста Мусоргского.