柴科夫斯基出生於儒略曆的1840年4月25日或者格裏曆的5月7日，在沃特金斯克，一個現在烏德穆爾特共和國的小鎮子。他的父親是Ilya Petrovich Tchaikovsky，一位官辦礦廠的采礦工程師，母親是父親的三任妻子的第二任，叫Alexandra Andreyevna Assier，一位法裔俄羅斯人。他是歌劇作家，舞劇作家，翻譯家en: Modest Ilyich Tchaikovsky的兄長（大了幾十年）。
柴科夫斯基從5歲開始學鋼琴，幾個月以後，就能熟練演奏en: Friedrich Kalkbrenner的作品Le Fou。1848年，全家遷往彼得堡。在1850年，他的父親被任命為聖彼德堡國立大學校長。於是，年輕的柴科夫斯基接受了非常好的基礎教育，並且在音樂係主任的指導下，繼續鋼琴的學習。
與此同時，柴科夫斯基和意大利大師en: Luigi Piccioli相識，後者使他的興趣從德國音樂，轉向了吉奧阿基諾·羅西尼，文琴佐·貝利尼，葛塔諾·多尼采蒂。柴科夫斯基的父親放縱了兒子對音樂的喜愛，他資助了兒子師從一位從紐倫堡來的知名鋼琴老師Rudolph Kündinger。在這位老師的指導下，柴科夫斯基恢複了對德國音樂的興趣，並且持續一生的對莫紮特音樂的喜愛也在開始在心中萌芽。當柴科夫斯基的母親於1854年死於霍亂後，14歲的他作了一首圓舞曲來紀念母親。
柴科夫斯基於1858年離開學校然後進入司法部做部長秘書，不久他就加入了司法部的合唱團，同時在聖彼得堡音樂學院師從紮列姆和安東·魯賓斯坦學習音樂。1866年他在莫斯科音樂學院任教授，兩年後完成了第一部歌劇《司令官》，隨後幾年他創作了大量的優秀作品，包括《天鵝湖》、《小提琴協奏曲》、弦樂四重奏《如歌的行板》。
柴科夫斯基自學校畢業之後，安東·魯賓斯坦的弟弟，莫斯科音樂學院的和聲學教授尼古萊·魯賓斯坦聘請他做音樂史的教師。當時的柴科夫斯基父親已經退休，經濟上頗為拮據，因此欣然接受教職，接下來的十年都全心投入教學和創作。教書的待遇不特別好，僅能糊口而已，但柴科夫斯基從事這份工作能夠有很充裕的時間創作，所以在從事教職的第一年就完成了第一號交響曲“冬之夢”，但聽眾反應不佳。沒多久，他就因為壓力太大又過度工作，在1877年時精神崩潰離開學校。休了一年假後，他嚐試回到學校繼續教書，但是沒多久就放棄，決定退休。在瑞士休養一陣子之後，便搬到基輔與妹妹同住。
1868年開始，柴科夫斯基與俄國國民樂派的成員逐漸走得很近。1869年在巴拉基列夫建議之後，便寫了有名的管弦樂序曲“羅密歐與茱麗葉”。但於此後，柴科夫斯基的作曲風格越來越偏向西歐風，而逐漸與強調民族素材及風格的國民樂派漸行漸遠。
有一次，柴科夫斯基在莫斯科臨陣上場替代指揮他自己的歌劇“女妖”（Enchantress，俄文原文Чародейка，1885年7月），之後便開始常態性的從事指揮工作。克服與生俱來的舞台恐懼症之後，他逐漸開始習慣在舞台上指揮自己的創作，並常在歐洲各地巡回演出，結識不少當時的音樂家。
1891年，柴科夫斯基受邀至美國指揮自己的作品，當年的五月五日，他在卡內基大廳的開幕儀式中指揮紐約音樂協會交響樂團演出。美國一行中，他也演出著名的第一號鋼琴協奏曲以及弦樂小樂曲。這首堪稱柴科夫斯基最有名的降b小調鋼琴協奏曲，1874年完成之初受到前同事尼可萊的惡評，也因此一直束之高閣遲遲未演，未料在美國首演卻一炮而紅，從此成為柴科夫斯基的招牌。
1893年，在首演第六號交響曲“悲愴”九天後，柴可夫斯機死於聖彼得堡街上的家中。有些音樂學家（如Milton Cross及David Ewen）認為，柴科夫斯基對於死亡早有覺悟，而第六號交響曲正是他寫給自己的安魂曲。第一主題之後緊接著快速的弦樂變化旋律以及強而有力的和聲，隨後出現的常號旋律和前後的旋律都沒有關聯，此種突兀插入的樂段（non sequitur），一般認為是俄羅斯天主教死者彌撒典型的曲式。
Tchaikovsky in 1874柴科夫斯基同性戀的傾向很早就為人所知。盡管證據都在蘇俄時期被消滅殆盡，但他的性向對於自身的生活以及作品影響甚巨是無庸置疑的。有些曆史學家仍認為他是異性戀，但是大部分學者根據他的仆人蘇佛努夫（Aleksei Sofronov）以及外甥大衛朵夫（Vladimir “Bob” Davydov）的證詞，相信他最親密的伴侶都是同性。其他的證據大多可見於書信、日記及其弟馬戴斯特（Modest，亦是同性戀）的信件中。