Après une licence de Sciences économiques à la faculté de Paris XII, il change de voie pour se consacrer à l'image. Il fait l'école de cinéma l'ESEC, en sort diplômé en 1988. Il fait un reportage au festival Festival de Cannes de 1989, ce qui lui vaut ses premières parutions dans Les Cahiers du Cinéma.

Pendant l’automne 1989, il fait la régie sur le film long métrage de Jean-Hugues Lime : Double Face. Puis il est assistant de Cyril Collard sur le film Les Raboteurs de Parquet, de Pol Cruchten sur le film Somewhere in Europe.

Il rejoint le staff de photographes de l'agence Imapress en 1989, puis de l'agence REA en 2002. Il suit officiellement Rachida Dati comme maire du 7e arrondissement de Paris, il suit également Fadela Amara. Il a eu de nombreuses parutions et couvertures (Paris MatchL'ExpressVSDLes Cahiers du CinémaLe Nouvel Observateurle Figaro Magazine, Balthazar…) sur des sujets de société comme : les sans-papiers, la fermeture de Sangatte, les communautés religieuses, les femmes d’affaires... Il a également réalisé des pochettes d'album (Patrick Bruel : Au bout de la Marelle, Rien ne s’efface ).

Il réalise plusieurs films : Il réalise un documentaire sur les photographes de presse qui suivent la campagne électorale présidentielle de 2007. On découvre les coulisses de la campagne électorale ainsi que le dur travail des reporters.  Il réalise un film court pour la sortie du livre de Marie-Florence Gros : Tout contre, aux Éditions Héloïse d'Ormesson

Il participe, en 2010, à l'exposition collective Les Français vus du train sur les grilles du Jardin du Luxembourg2. En compagnie de Robert Doisneau, Sebastiao Salgado… L'année suivante, il a une exposition personnelle Paris/New York, Grandes Lignes, accompagnée de textes de Marie-Florence Gros, sur les grilles de la gare de l'Est, avec le soutien de Gares & Connexions.

En octobre 2012, il expose à la Galerie 59, rue de Rivoli, à Paris, Origine, une photo associée à un texte de Marie-Florence Gros paru dans l'ouvrage collectif Dans le ventre des femmes. Cette œuvre mixte texte et photo poursuit un type de travail initié avec l'expositionParis/New York, Grandes Lignes, où ils proposaient un parcours romanesque à travers les 45 photos exposées.

Gares & Connexions, filiale de la SNCF, lui commande une bâche monumentale pour la façade de la gare d'Austerlitz, (60mx7m), le projet consiste à embellir la façade principale pendant les travaux de rénovation, elle est en place pour plusieurs années. Il réalise la décoration de la gare de RER Invalides, avec des photos monumentales de 7mx3,5m, mettant en valeur les monuments le patrimoine du quartier. Pour réaliser ce projet, il fait ses photos à partir d'une grue de 40m de haut, ce qui lui donne des points de vue sur Paris tout à fait originaux. Il expose dans la gare de Massy TGV 82 photos. Lors d'un voyage en 2010, qui l'a amené à faire plus de 3 000 km en train, il prend des photos depuis les fenêtres des trains pour capter les Français au travail, faisant du sport, jardinant... Il en ressort un portrait d'une France vivante. Dans ce projet tout l’enjeu est que les photos sont prises à la volée, il n'a pas de deuxième change. Le projet est à la fois artistique et documentaire.

Cyril Delettre mène de front la photo et la vidéo, en suivant toujours ses deux passions, sujets de société et artistiques.