28 Mayıs 1933 tarihinde İstanbul’da dünyaya gelen Kayhan Yıldızoğlu, Çerkes ve Gürcü kökenli bir ailede büyüdü. Babası ziraat mühendisiyken annesi Giritli bir öğretmendi. İstanbul Üniversitesi Hukuk Fakültesi’nde öğrenimine başladı ancak üçüncü sınıfta bırakmak zorunda kaldı. 1955 yılında yedek subay olarak askerlik görevini tamamladıktan sonra, İstanbul Kambiyosunda döviz komiseri olarak çalışmaya başladı. Çalıştığı dönemde Muhsin Ertuğrul’un eksik evraklarını tesadüfen tamamlaması, sanatçıyı Ertuğrul’un oyunculuk seçmelerine davet ettirdi ve bu fırsat, sinema dünyasına adım atmasını sağladı.
1966 yılında Haldun Taner’in yönettiği filmde ilk kez kamera karşısına geçen Yıldızoğlu, kısa sürede Türk sinemasının tanınan yüzlerinden biri oldu. Rahip, doktor, komiser ve yardımcı gibi farklı rollerde sıkça yer alarak 150’den fazla yapımda yer aldı. 1969’da Şener Şen ile Cihangir’de bir dairede üç buçuk yıl boyunca aynı çatı altında yaşamaları, onun sosyal çevresini genişletmesine katkı sağladı. Televizyon ekranında da izleyicilerin karşısına çıkan sanatçı, Kanal D’nin “Kurtlar Vadisi Pusu” dizisinde “Yüce Majeste” lakaplı bir karakteri canlandırdı ve sinema dünyasından Suna Yıldızoğlu ile evlendi.
Kayhan Yıldızoğlu, 1960’ların sonlarından 1970’lerin ortalarına kadar uzanan kariyerinde “Kara Murat Fatih’in Fedaisi”, “Malkoçoğlu”, “Kara Davut”, “İffet”, “Tarkan” ve “Ankara Ekspresi” gibi unutulmaz filmlerde yer aldı; bu eserlerde farklı karakterlere hayat vererek dönemin en sevilen aktörlerinden biri olarak anıldı. 9 Mart 2024 tarihinde 90 yaşında İstanbul’da vefat eden sanatçının cenazesi Feriköy Mezarlığı’na defnedildi. Ardında bıraktığı eserler ve anılar, yeni nesil sanatçılar için hâlâ bir ilham kaynağı olmaya devam ediyor.