Pierwszy sukces w karierze Jean-Claude Killy osiągnął w 1961 roku, kiedy zdobył złote medale w zjeździe, slalomie, gigancie i kombinacji alpejskiej podczas mistrzostw Francji juniorów[1]. Rok później wygrał swoje pierwsze międzynarodowej zawody, zwyciężając w gigancie podczas zawodów Critérium de la première neige w Val d’Isère. Nie wystąpił jednak na mistrzostwach świata w Chamonix w 1962 roku, bowiem trzy tygodnie przed zawodami złamał nogę. Podczas zjazdu w Cortinie d’Ampezzo Killy stracił równowagę i upadł. Od razu wstał i ukończył wyścig na jednej narcie, notując najlepszy czas zawodów[2]. Wkrótce potem został powołany do obowiązkowej służby wojskowej. Stacjonował w Algierii, gdzie zaraził się dyzenterią i chorował na zapalenie wątroby[1]. Mimo iż nie doszedł do pełni sił wystartował na igrzyskach olimpijskich w Innsbrucku w 1964 roku. W biegu zjazdowym upadł, ale ukończył wyścig. W slalomie stracił wiązanie i nie dotarł do mety, ukończył jedynie giganta, zajmując piątą pozycję[2]. W 1964 roku zdołał jednak wygrać giganta podczas zawodów Arlberg-Kandahar w Garmisch-Partenkirchen.
Na rozgrywanych dwa lata później mistrzostwach świata w Portillo zwyciężał w zjeździe i kombinacji, bezpośrednio wyprzedzając swego rodaka, Léo Lacroix. Ponadto gigancie był piąty, a w slalomie zajął ósme miejsce. Ponadto w tym samym roku zwyciężył również w slalomie i kombinacji podczas zawodów Arlberg-Kandahar w Mürren, zjazd giganta i kombinację w zawodach Critérium de la première neige oraz slalom podczas zawodów Hahnenkammrennen w Kitzbühel. W tych ostatnich zawodach wygrał w slalomie także rok wcześniej. Debiut w zawodach Pucharu Świata zanotował 5 stycznia 1967 roku w Berchtesgaden, zajmując czwarte miejsce w slalomie. Tym samym już w swoim debiucie zdobył pierwsze pucharowe punkty. Były to równocześnie pierwsze w historii zawody tego cyklu. Dzień później wywalczył pierwsze pucharowe podium, zajmując trzecie miejsce w gigancie, za dwoma rodakami: Georges’em Mauduitem i Léo Lacroix. W kolejnych zawodach, 9 stycznia w Adelboden odniósł pierwsze pucharowe zwycięstwo, wygrywając slalom gigant. W kolejnych dwunastu zawodach sezonu 1966/1967 nie wygrał tylko raz (zajął wtedy drugie miejsce). W klasyfikacji generalnej był zdecydowanie najlepszy, zdobywając blisko dwukrotnie więcej punktów niż drugi w klasyfikacji AustriakHeinrich Messner. Jako jedyny w historii zwyciężył w klasyfikacjach wszystkich konkurencji (zjazdu, slalomu i giganta). W 1967 roku wygrał też zjazd, slalom i kombinację podczas zawodów Lauberhornrennen w Wengen, giganta i kombinację na Critérium de la première neige, zjazd i kombinację na zawodach Arlberg-Kandahar w Sestriere oraz zjazd, slalom i kombinację na zawodach Hahnenkammrennen.
Francuz zwyciężył ponownie w klasyfikacji generalnej Pucharu Świata w sezonie 1967/1968. Nie dominował jak rok wcześniej, siedmiokrotnie stawał na podium, odnosząc przy tym trzy zwycięstwa. Najlepszy był 8 stycznia w Adelboden i 10 marca w Méribel w gigancie oraz 29 marca 1968 roku w Rossland w slalomie. W poszczególnych klasyfikacjach był pierwszy w gigancie oraz drugi w zjeździe i slalomie. W zjeździe wyprzedził go Austriak Gerhard Nenning, a w slalomie lepszy był Dumeng Giovanoli ze Szwajcarii. W lutym 1968 roku startował na igrzyskach olimpijskich w Grenoble, zdobywając złote medale we wszystkich konkurencjach. Powtórzył tym samym wynik Austriaka Toniego Sailera, który dokonał tego podczas Zimowych Igrzysk Olimpijskich 1956. Zwycięstwo w slalomie Francuz odniósł w kontrowersyjnych okolicznościach. Jego największy rywal – Karl Schranz z Austrii zatrzymał się podczas swego przejazdu na zamglonej trasie, twierdząc później, że ktoś wszedł na trasę. Pozwolono mu powtórzyć przejazd i Austriak uzyskał czas lepszy od Francuza. Jednakże jury zdyskwalifikowało Schranza i przyznała zwycięstwo Killy’emu[3]. Igrzyska w Grenoble były jednocześnie rozgrywane jako mistrzostwa świata, jednak kombinację rozgrywano tylko w ramach drugiej z tych imprez. W konkurencji tej Killy pewnie zwyciężył, wyprzedzając Dumenga Giovanolego o blisko 33 pkt i Heinricha Messnera o ponad 38 pkt. Odniósł także zwycięstwa w kombinacji na zawodach Hahnenkammrennen oraz zjeździe podczas Critérium de la première neige. Po tych igrzyskach postanowił zakończyć karierę.
Do narciarstwa powrócił na krótko w latach 1972–1974, wygrywając parę zawodów w Stanach Zjednoczonych. W 1973 roku został mistrzem świata zawodowców[4].
Po zakończeniu kariery związał się z biznesem sportowym, występował w reklamach i filmach fabularnych. Uczestniczył także w rajdach samochodowych (m.in. w Rajdzie Paryż-Dakar i 24-godzinnym rajdzie Le Mans).
Killy urodził się w Saint-Cloud pod Paryżem, ale wychował się w Val d’Isère. Gdy miał siedem lat jego matka opuściła rodzinę i przeprowadziła się na południe, zostawiając jego i dwójkę rodzeństwa. Niedługo później Killy trafił do szkoły z internatem w Chambéry, jednak w wieku 15 lat rzucił szkołę i skoncentrował się na narciarstwie[1].
Nazwisko odziedziczył po przodku, irlandzkim żołnierzu armii Napoleona, nazwiskiem Kelly[5].
W latach 1973–1987 jego żoną była francuska aktorka Danielle Gaubert. Mieli razem córkę, Emilie, a Killy adoptował także dwójkę jej dzieci z poprzedniego małżeństwa z Rhadamésem Trujillo, synem dyktatoraDominikanyRafaela Trujillo.