7 Mayıs 1840’da Ural dağlarında bir maden kenti olan Votkinsk’te doğdu. Babası maden ocaklarında müfettiş idi. İyi bir öğrenim gördü ve özel müzik dersleri aldı. Ailesi Petersburg’a yerleşince bu kentte hukuk öğrenimine başladı. 14 yaşındayken çok bağlı olduğu annesini kaybetti ve bu daha sonra eserlerinde bile kendisini gösterecek olan depresif yanının gelişmesine katkıda bulundu.19 yaşında eğitimini tamamlayarak devlet memuru oldu. 21 yaşındayken Sonradan Petersburg Konservatuvarı’na dönüşecek yeni bir müzik okuluna kaydoldu. 1865 yılında mezun oldu ve Moskova Konservatuvarı’nda müzik öğretmenliğine başladı. Bu kurumda çalıştığı 11 yıl boyunca birçok büyük eser yaratan Çaykovski, ilk defa Alınyazısı adlı senfonik şiirde kendi bestecilik üslubunu ortaya koydu: Tutku ve özlem dolu, küçük şarkıları yeğleyen bir üslup.
Eşcinsel eğiliminin dedikodulara yol açmasını önlemek için 1877’de konservatuvardan bir öğrencisi ile evlenen Çaykovski’nin bu evliliği çok başarısız olmuş ve intihar girişiminde bulunmasına yol açmıştı. Dokuz hafta sonra eşini ve Moskova’yı terk eden ancak boşanamayan besteci 1878’de varlıklı bir müziksever olan Nadezhda von Meck ile tanıştı. 11 çocuklu bu genç kadın Çaykovski'yi maddi olarak destekledi ancak ilişkileri sadece mektuplaşma yoluyla sürdü, von Meck'in isteğiyle birbirlerinin yüzünü görmediler. Aldığı maddi destek sayesinde Çaykovski öğretmenlikten ayrılıp kendisini bestelerine verdi. 1878 - 1885 yıllarını Avrupa-Rusya arasında gidip gelerek geçiren besteci, gittiği ülkelerde orkestralar yönetti. 1891’de ise ABD'ye giderek kendi eserlerinden oluşan dinletiler gerçekleştirdi.
Çaykovski, 1875’de ilk kez seslendirilen 1. Piyano Konçertosu ve 1876’da sehnelenen Kuğu Gölü Balesi ile büyük başarı kazanmıştı; en başarılı operası olan Eugene Onegin’i 1879’da tamamladı; 1880'de 1812 Yılı Uvertürünü yazdı; 1881’de ilk kez seslendirilen Keman Konçertosu zamanla keman dağarcığının en gözde eserlerinden birisi oldu; 5. Senfoni 1888’deki ilk seslendirilişinden itibaren büyük başarı kazandı; 1889’da Uyuyan Güzel balesi sahnelendi; 1890’da yazdığı Maça Kızı, o yıl Çarlık Operaevi’nde sahnelendi. Sanatının doruğuna çıktığı sırada Nadezhda von Meck onu parasal olarak desteklemeyi ve mektuplaşmayı kesti. Ancak Çaykovski beste çalışmalarını sürdürdü ve 1892’de Rusya’da bir turne gezisine çıktı. Moskova yakınlarında bir ev alarak burada Patetik Sonat’ı besteledi, Fındıkkıran Balesi’ni yazmaya başladı. 1893’te kolera salgını sırasında kaynatılmamış bir bardak su içmesi sonucu yatağa düşerek (bir başka iddiaya göre ise bir soylunun yeğeni ile olan ilişkisinden ötürü zehirlenerek veya kendisini öldürmek için arsenik içerek) Petersburg’da öldü.
Çaykovski, sekiz senfoni, on bir opera, üç bale, üçü piyano, biri keman olmak üzere dört konçerto, üç yaylı dördül, en ünlüsü Andante Cantabile (1. yaylı dördülün ağır bölümü) olan çeşitli oda müziği eserleri bestelemiştir.
