Szülei korán elváltak, mostohaanyjával nehezen jött ki, anyját a náci eutanázia-programban vesztette el, apja a második világháború végén esett el. Egyformán tehetséges volt írónak és zenésznek is, végül az utóbbi mellett kötelezte el magát. A svájci Frank Martin oktatta zeneszerzésre, majd Párizsban Olivier Messiaen tanítványa lett, megismerkedett Pierre Boulez-vel és az elektronikus zenével.

Kölni elektronikus zenei stúdiójában kezdetben hagyományos hangszereket használt, de már az ötvenes években új effektusokkal próbálkozott, például az emberi hangot bontotta elemeire. Túllépett a Webern-féle avantgárdon is, soha nem akart megfelelni a közérthetőség vagy a közízlés szempontjainak. Elméleteit és sajátos esztétikáját 1953-tól oktatta is, hatása felmérhetetlen egy egész zeneszerző-nemzedékre.

Ő teremtette meg a klasszikus elektronikus zenét, de tevékenysége ennél jóval sokrétűbb. 362 mű maradt utána, amelyek stílusukban és hangszerelésükben is igen eltérőek és tükrözik alkotójuk a miszticizmustól a kozmológián át a technológiáig terjedő érdeklődését.

1995-ben Helikopter-vonósnégyesét a holland légierő négy helikopterében ülva adták elő a zenészek, a képet, a hangszerek hangját és a gépek zaját a zeneszerző keverte a hangversenyteremben. Kamarazenéje szólóhangszerekre, elsősorban fuvolára, klarinétra és trombitára íródott, instrumentális és vokális műveiben kísérletezett a szeriális szerkesztéssel és a matematikai struktúrákkal, hangmagasságokkal, ritmusokkal és artikulációval. Himnuszok című, három variációban is elkészült kompozíciójában a nemzeti himnuszokat és az elektronikus hangzást szőtte össze komplex zenei struktúrává.

A hetvenes évektől írta Licht (Fény) című hétrészes ciklusát, a világ leghosszabb operáját. A hét minden napjára egy darabot szánt, a teljes ciklus 29 órán át tart. A szövegkönyv változatos mitológiákból merít, a legtöbbet az Urantia Könyvből, amely - állítólag - földön kívüliektől származik. A ciklus egyik részében, a Montag aus Licht 1988-as bemutatóján a milánói Scalában a Magyar Rádió gyermekkórusának tagjai is szerepeltek.

A „más világban gondolkodó” zeneszerző hatalmas vihart kavart, amikor a 2001. szeptember 11-i terrortámadásokat minden idők legnagyobb műalkotásának nevezte. Stockhausen tavaly december 5-én halt meg, nem érte meg a 80. születésnapjára írott Tierkreis Zodiac című művének bemutatóját, amely szeptember 16-án hangzik fel először Bolognában.

A kortárs zenéből John Cage mellett ő az egyetlen, aki elérte a nagyközönség ingerküszöbét, hatása a könnyűzenére is szinte felmérhetetlen, elismerte művészetét Frank Zappa, a Pink Floyd, a Jefferson Airplane vagy Björk. A Beatles rátette arcképét a Bosrőrmester lemez borítójára, s az ő hatására születtek A Day in the Life és Revolution 9 című dalaik.