Kompozytor i dyrygent. Urodził się 23 listopada 1933 roku w Dębicy. Pochodzi z rodziny wielokulturowej o korzeniach ormiańsko-niemiecko-polskich.
Swoje pierwsze utwory Penderecki napisał w wieku 8 lat. W latach 1955–1958 studiował kompozycję w krakowskiej Państwowej Wyższej Szkole Muzycznej. Jego ówczesną edukację prowadzili m.in. Artur Malawski i Stanisław Wiechowicz. Rok po otrzymaniu dyplomu – za Strofy, Emanacje i Psalmy Dawida – Penderecki zdobył swoje pierwsze nagrody w konkursie Związku Kompozytorów Polskich.
W roku 1959 roku skomponował Tren – ofiarom Hiroszimy, jedną z najbardziej znanych i najczęściej wykonywanych kompozycji, za którą otrzymał nagrodę Międzynarodowej Trybuny Kompozytorów UNESCO w Paryżu. Tren zapoczątkował pasmo sukcesów kolejnych utworów: Anaklasis (na Donaueschinger Musiktage) w 1960 roku oraz Polymorphii, Fonogramów i Psalmu w roku następnym. W 1966 roku Penderecki skomponował Pasję według św. Łukasza. Prawykonanie tego utworu stanowiło punkt zwrotny w twórczości Pendereckiego, symbolicznie zamknęło okres awangardowy i zapoczątkowało serię wielkich dzieł wokalno-instumentalnych, jak Dies Irae (1967) znane również jako Oratorium Oświęcimskie, Jutrznia (lata 1970–71) czy opera Diabły z Loudun (lata 1968–69).
Międzynarodowy rozgłos przyniosła mu wyjątkowa technika kompozycyjna zwana sonoryzmem (zwana też „polską szkołą kompozytorską”, a wykorzystująca niekonwencjonalne techniki artykulacji) oraz tworzone przez niego dzieła o bardzo oryginalnej kolorystyce dźwiękowej.
W latach 1966–1968 Krzysztof Penderecki wykładał w Folkwang Hochschule für Musik w Essen, a trzy lata później został rektorem Akademii Muzycznej w Krakowie. W tym czasie powstały jego kolejne wielkie dzieła, m.in. Kosmogonia i De natura sonoris II.
W 1972 roku rozpoczął karierę dyrygencką. Współpracował z największymi orkiestrami świata, jednocześnie wykładał na Yale University School of Music (do 1978 roku). W tym czasie powstały takie dzieła, jak: Canticum Canticorum Salomonis i Magnificat, a także drugie dzieło operowe Raj utracony. W latach 80. Penderecki napisał m.in.: Te Deum, Polskie Requiem, operę Czarna Maska, IV Symfonię Adagio na wielką orkiestrę.
W 1988 roku Krzysztof Penderecki otrzymał nagrodę Grammy od National Academy of Recording Arts and Sciences za II Koncert wiolonczelowy, z Mścisławem Rostropowiczem jako solistą. W listopadzie 1989 roku Lorin Maazel dyrygował IV Symfonią (Adagio), napisaną na zamówienie rządu francuskiego z okazji 200-lecia Rewolucji Francuskiej.
6 lipca 1991 roku w Operze Monachijskiej odbyła się premiera czwartej opery Pendereckiego – Ubu Króla (wg Alfreda Jarry’ego). W latach 90. powstały też kolejne wielkie dzieła, m.in. Sinfonietta, V Symfonia, Benedictus na chór a cappella dla Maestro Lorina Maazela i Siedem Bram Jerozolimy – utwór napisany z okazji jubileuszu 3000 lat Jerozolimy, którego premiera odbyła się 9 stycznia 1997 roku w Jerozolimie.
Muzyka Krzysztofa Pendereckiego wykorzystywana była również w filmach, m.in. w 2001: Odysei kosmicznej, Lśnieniu Stanleya Kubricka oraz Egzorcyście Williama Friedkina. Filmowym arcydziełem, które Penderecki współtworzył, jest Rękopis znaleziony w Saragossie (1963) Wojciecha Jerzego Hasa. Muzyka Pendereckiego jest też ścieżką dźwiękową w filmie Andrzeja Wajdy Katyń.
Krzysztof Penderecki jest doktorem honoris causa wielu uniwersytetów. Jest też laureatem licznych nagród, w tym czterech Grammy oraz Nagrody Grawemeyera. W 2000 roku otrzymał w Cannes tytuł Najlepszego Żyjącego Kompozytora. Krzysztof Penderecki jest członkiem Królewskiej Akademii Muzycznej w Dublinie, Amerykańskiej Akademii Sztuki i Literatury, Bawarskiej Akademii Sztuk Pięknych w Monachium.
14 grudnia 2005 roku został uhonorowany najwyższym polskim odznaczeniem – Orderem Orła Białego. We wrześniu 2007 roku otrzymał tytuł Honorowego Profesora St. Petersburskiego Konserwatorium im. N. Rimskiego-Korsakowa.
Zmarł 29 marca 2020 roku.
Od 1957 roku był członkiem ZAiKS-u.
Laureat Nagrody 100-lecia ZAiKS-u w 2018 roku. Od 2017 roku członek honorowy.