Geboren in Schwaz als Sohn eines Tischlermeisters. Lehre beim Maler Alfons Siber in Hall, danach bei Rafael Thaler, der ihm vor allem die Frekotechnik beibrachte. Gegen den Willen seines Vaters studierte er in München weiter, zuerst in der Malschule Weinhold und dann an der Akademie. 1910 schloss er das Studium ab und ließ sich in Innsbruck nieder.

Bekannt ist Kirchmayr durch seine zahlreichen Kirchenausmalungen. Aber auch als Restaurator hat er sich einen Namen gemacht. 1919 gründete er in Innsbruck eine Mal- und Zeichenschule die 44 Jahre bestand. Toni Kirchmayr war außerdem Gründungsmitglied des „Künstlerbundes Tyrol“; 1957 wurde ihm der Professortitel verliehen.

Sein Sohn Anton Christian ist ein bekannt Aquarellist und Zeichner der jungen Generation. Hervorzuheben ist auch sein plastisches Schaffen, dem die Zeichnung zu Grunde liegt.