Urodził się 23 listopada 1933 w Dębicy. Studiował kompozycję u F. Skołyszewskiego, a następnie w PWSM w Krakowie u A. Malawskiego i S. Wiechowicza. Jest laureatem wielu nagród artystycznych krajowych i zagranicznych, w tym m.in.: I, II, i III nagrody na II Konkursie Młodych Kompozytorów ZKP (1959), Nagrody Państwowej I st. (1968, 1983), Nagrody Związku Kompozytorów Polskich (1970), Nagrody im. Herdera (1977), Nagrody im. Honeggera (1978), Nagrody im. Sibeliusa (1983), Premio Lorenzo Magnifico (1985), Nagrody Fundacji im. Karla Wolfa (1987), Grammy Award (1998, 1999, 2001), Grawemeyer Music Award (1992), Nagrody Międzynarodowej Rady Muzycznej UNESCO (1993), nagrody Best Living World Composer (2000), Nagrody Księcia Asturii (2001).
Krzysztof Penderecki jest doktorem honoris causa kilkudziesięciu uniwersytetów, m.in. w Rochester, Bordeaux, Leuven, Waszyngtonie, Belgradzie, Madrycie, Poznaniu, Warszawie, Buenos Aires, Glasgow, Münster, Seulu, Krakowie i członkiem honorowym Royal Academy of Music w Londynie, Accademia Nazionale di Santa Cecilia w Rzymie, Kungl. Musikaliska Akademien w Sztokholmie, Akademie der Künste w Berlinie, Academia National de Bellas Artes w Buenos Aires, Académie Internationale de Philosophie et de l’Art w Bernie, Académie Nationale des Sciences, Belles-lettres et Arts w Bordeaux, Royal Irish Academy of Music w Dublinie, American Academy of Arts and Letters. Posiada wysokie odznaczenia państwowe i zagraniczne.
W latach 1973-1978 wykładał w Yale University w New Haven, w latach 1972-1987 był rektorem Akademii Muzycznej w Krakowie, w latach 1987-1990 dyrektorem artystycznym Filharmonii Krakowskiej. Jest pierwszym gościnnym dyrygentem Norddeutscher Rundfunk Orchester w Hamburgu i Mitteldeutscher Rundfunk Sinfonie Orchester w Lipsku. Od 1992 do 2000 roku pełnił funkcję dyrektora artystycznego Festiwalu Casalsa w San Juan (Puerto Rico). W 1997 roku został dyrektorem artystycznym orkiestry Sinfonia Varsovia. Od 1998 roku jest doradcą Beijing Music Festival w Pekinie, a od 2000 – gościnnym dyrygentem China Philharmonic Orchestra.
Prowadzi koncerty z czołowymi orkiestrami symfonicznymi w Stanach Zjednoczonych i Europie. Obok własnych utworów dyryguje dziełami symfonicznymi twórców z różnych epok.
14 grudnia 2005 roku Profesor Krzysztof Penderecki został uhonorowany najwyższym polskim odznaczeniem – Orderem Orła Białego. We wrześniu 2007 roku otrzymał tytuł Honorowego Profesora Petersburskiego Konserwatorium im. N. Rimskiego-Korsakowa. Jego imię znalazło się wśród tak wybitnych osobistości świata muzycznego jak Juri Temirkanov, Rodion Szczedrin, Galina Wiszniewskaja.
W kwietniu 2008 r. Profesor Krzysztof Penderecki został uhonorowany Złotym Medalem Ministra Kultury Armenii, otrzymał Dyplom Honorowego Profesora Państwowego Konserwatorium w Erewaniu i odebrał nagrodę Orły 2008 za najlepszą muzykę do filmu „Katyń” Andrzeja Wajdy. 5 maja 2008 roku w Bremie pod batutą kompozytora i z Radovanem Vlatkovićem jako solistą odbyła się światowa premiera Koncertu na róg i orkiestrę, a 22 listopada podczas jubileuszowego Festiwalu Krzysztofa Pendereckiego w Warszawie został po raz pierwszy wykonany III Kwartet smyczkowy kompozytora.
Twórczość kompozytora obejmuje ponad 100 utworów, w tym 16 utworów kameralnych i na instrumenty solowe, 27 utworów orkiestrowych, 7 symfonii, 17 koncertów na różne instrumenty, 19 pieśni i utworów chóralnych, 4 opery, oraz 18 kantat i oratoriów. Krzysztof Penderecki jest autorem muzyki do ponad 100 filmów fabularnych i dokumentalnych, spektakli dla dzieci i dorosłych.
W 2009 roku Krzysztof Penderecki otrzymał Ordre de Mérite du Grand-Duché de Luxemburg oraz Order Honorowy od Prezydenta Republiki Armenii. W 2009 roku kompozytor skomponował Kadisz z okazji 65. rocznicy likwidacji łódzkiego getta.
Krzysztof Penderecki został zaproszony do Komitetu Honorowego Komisji Obchodów Roku Chopinowskiego 2010 przy Ambasadzie RP w Lizbonie, Tokio i Rzymie. 14 stycznia 2011 roku w Warszawie odbyła się premiera utworu „Powiało na mnie morze snów- Pieśni Zadumy i Nostalgii” na sopran, mezzosopran, baryton, chór i orkiestrę, napisanego na zamówienie NIFCu z okazji zakończenia roku Chopinowskiego.
Premiera Koncertu podwójnego na skrzypce i altówkę, napisanego z okazji 200-lecia Musikverein w Wiedniu, w wykonaniu Janine Jansen i Juliana Rachlina miała miejsce w Musikverein w Wiedniu 22 października 2012 roku. W styczniu 2013 roku w Lipsku została wykonana Missa Brevis, napisana na zamówienie Bach Archiv z okazji 800-lecia chóru St. Thomas z Lipska. Premiera nowej wersji opery Diabły z Loudun odbyła się w Kopenhadze 12 lutego 2013.
Rok 2013 był rokiem jubileuszu Krzysztofa Pendereckiego. Z okazji 80. urodzin odbyło się wiele koncertów i festiwali, na których wykonano utwory kompozytora: Sankt Petersburg, Wrocław, Wilno, Lwów, Kraków, Kuhmo Chamber Music Festival, Festival Pablo Casals w Prades, Schleswig-Holstein Festival, Ohrid Festival, Marlboro Music Festival. Koncerty odbyły się również w Koszycach, Berlinie, Bonn, Hanowerze, Ravello i Asyżu (Emilia Romagna Festival), Budapeszcie, Mińsku, Pradze, Pekinie (Beijing Music Festival), Nowym Jorku, Bostonie, Yale University School of Music, Seulu, Caracas i Erewanie,
W dniach od 17 do 23 listopada w Warszawie odbył się festiwal, poświęcony muzyce Krzysztofa Pendereckiego, na który przyjechali tak wielcy artyści jak Lorin Maazel, Charles Dutoit, Valery Gergiev, Marek Janowski, Lawrence Foster, Long Yu, Leonard Slatkin, Alexander Liebreich, Rafael Payare, oraz czołowi polscy dyrygenci: Jacek Kaspszyk, Krzysztof Urbański i Gabriel Chmura. Spośród największych solistów i zespołów wykonujących muzykę Krzysztofa Pendereckiego, w festiwalu wzięli udział Anne-Sophie Mutter, Yuri Bashmet, Daniel Müller-Schott, Shanghai Quartet oraz wielu innych.
W lutym 2014 roku Krzysztof Penderecki poprowadził cykl koncertów z Polskim Requiem z Israel Philharmonic w Izraelu. W marcu 2014 roku Krzysztof Penderecki był kompozytorem rezydentem w Curtis Institute of Music w Filadelfii.