Bugün Polonya sınırları içinde kalan, o günlerde bağımsız bir bölge olan Danzig'in (Gdansk) Zoppot (Sopot) şehrinde dört kardeşin en küçüğü olarak doğdu. Babası Bruno Nakszynski Polonya asıllı Alman bir eczacı, annesi Susanne Lutze ise Danzigli bir papazın kızıydı. Ailenin 1931 yılında Berlin'e taşınmasının ardından Kinski, Schöneberg'deki Prinz-Heinrich-Gymnasium'una başladı. II. Dünya Savaşı zaten fakir olan aileyi iyice zorladı. Kinski, 1944'te daha sonra Alman ordusunun emrine girecek olan Polonya ordusuna alındı ve Hollanda'da görev yaptı. Savaşın geri kalan günlerini İngilizlerin savaş esiri olarak Colchester'da geçirdiği bilinmektedir. Bu kampta arkadaşlarıyla birlikte eğlenirken yaptığı gösteriler sırasında oyunculuk yeteneğini keşfettti.

Savaştan sonra Almanya'ya döndü ve ailesine ulaşmaya çalıştı. Savaşta pek çok yakınını kaybetmişti. Onun için en büyük darbe çok sevdiği annesini bu sıralarda yitirmesi oldu. Bir süre sonra adını Klaus Kinski olarak değiştirip oyunculuğa başlayan Kinski, gezici tiyatro kumpanyaları ile dolaşmaya başladı. Oyunculuğa olan doğal yeteneği ve çok sıkı çalışması sayesinde zamanla Alman sahnelerinde bir monolog ustası olarak ün kazandı. Fakat otorite anlayışındaki eksiklik nedeniyle patronu ile uyuşamadığından bir süre sonra kendini işsz ve evsiz bir halde sokaklarda buldu. 1948'de çekilen Morituri ile onu daha iyi doyuracak olan sinemaya geçiş yaptı. 1950'ler boyunca bir taraftan sinema filmlerinde rol alırken diğer taraftan sahnelerde çalışmayı sürdürdü. Sahnelerde son kez görünüşü 1971 yılı Kasım ayında Jesus Turnesi kapsamında oldu. Tek kişilik bu oyunda Kinski, ateşli konuşmalar yapan sıradışı bir İsa rolü ile hıristiyanlığın temel öğelerini yeniden yorumluyordu.

1960'ların ortasında itibaren Hollywood filmlerinde ve İtalyan spagetti western'lerinde roller almaya başladı. 1965 yılında iki önemli filmde oynadı: Sergio Leone'nin ünlü dolar üçlemesinin ikinci filmi olan Birkaç Dolar İçin (For a few Dollars More) ve 5 dalda Oscar kazanan Doktor Jivago.

Almanya'da çekilen çeşitli Edgar Wallace uyarlamalarında rol aldı. Kariyerindeki en önemli rolleri hayatı boyunca gelgitli bir sevgi nefret ilişkisi içinde olacağı Alman yönetmen Werner Herzog ile birlikte çalıştığı filmlerde oynadı. Aguirre, Tanrının Gazabı (1972), Woyzec (1979), Nosferatu (1978), Fitzcarraldo (1982) ve Cobra Verde (1988) adlı filmlerde birlikte çalıştılar. Kinski bu sayede uluslararası bir üne kavuşmuştur. Son filmi ise ünlü kemancı Niccolò Paganini'nin hayatını anlatan Paganini adlı (1989) filmdir. Uzun süre boyunca çekmeyi beklediği bu filmde yine Werner Herzog'la çalışmak istemiş; ancak Werner Herzog'un Mein liebster Feind - Klaus Kinski belgeselinde (1999) belirttiği üzere birlikte çektikleri altı filmin ardından Herzog'un bir daha Kinski ile çalışmamaya kararlı olması nedeniyle yalnız kalmış ve oyunculuk dışında filmin yönetmenliğini de üstlenmek zorunda kalmıştır. Film Kinski için bir fiyaskodur.

Kinski başarılı oyunculuğunun yanı sıra uyumsuz, takıntılı, kontrolsüzce öfkelenen ve birlikte çalışılması güç biri olarak da ün yapmış; otobiyografisi All I Need Is Love'da yaptığı sıradışı açıklamalar ile de bu yöndeki ününü körüklemiştir. Werner Herzog, yine Mein Liebster Feind belgeselinde bu otobiyografinin gerçekleri tümüyle yansıtmadığını, Kinski'nin kitabı çok satılmasını sağlayacak şekilde yazdığını; hatta bu konuyu kendisiyle konuştuğunu anlatır.

Üç kez evlenen Kinski otobiyografisinde belirttiği üzere beş çocuk sahibi olmuştur. Bunlardan Pola, Nastassja ve Nikolai Kinski tanınan oyunculardır. Kinski, annesi ve kız kardeşi ile ensest ilişkiler yaşadığı iddialarının da hedefi olmuştur.

Klaus Kinski, 1991 yılında ABD'de geçirdiği kalp krizi nedeniyle 65 yaşında hayatını kaybetmiştir.