Dorastał w San Fernando Valley. Po raz pierwszy zainteresował się aktorstwem w szkole średniej. W 1977 ukończył Chatsworth High School w Chatsworth, podmiejskiej dzielnicy Los Angeles, w Kalifornii, gdzie w tym samym czasie uczęszczał Kevin Spacey. Jego dziewczyną ze szkoły średniej była Mare Winningham. Uczęszczał do Hollywood Professional School. Mając 17 lat wstąpił do Juilliard School w Nowym Jorku i był wówczas najmłodszą osobą przyjętą na Wydział Teatralny.
Kariera teatralna
Na trzecim roku studiów w Juilliard School napisał sztukę Jak to wszystko się zaczęło (How It All Began), opartą na prawdziwej historii terrorysty z Niemiec Zachodnich Michaela „Bommiego” Baumanna, członka Ruchu 2 Czerwca, jednej z najbardziej spektakularnych organizacji partyzantki miejskiej w Berlinie Zachodnim. Reżyser i producent z nowojorskiego Public Theatre Joseph Papp Public Theater - Susan Stein Shiva Theater pod wrażeniem jego młodzieńczej siły ściągnął spektakl do swojego teatru, gdzie w 1981 Kilmer zadebiutował w roli Michaela „Bommiego” Baumanna u boku Lindy Kozlowski. Grał w produkcji off-broadwayowskiej Henryk IV, część 1 (1981) w roli sługi Hotspura, zanim trafił na Broadway w sztuce The Slab Boys (1983) jako Alan Downie z udziałem Kevina Bacona, Seana Penna i Jackiego Earle’a Haleya.