Né en 1962 à Szczecin en Pologne, il étudie l’Histoire de la philosophie à l’Université Jagellonia de Cracovie puis l’Histoire du théâtre à l’École pratique des Hautes Études à Paris, avant d’entamer en 1989 une formation à la mise en scène à l’Académie du théâtre de Cracovie, où il signe ses premiers spectacles, d’après Dostoïevski et Elias Canetti.  
En 1992-1993, il est successivement l’assistant de Peter Brook sur Impressions de Pelléas et de Krystian Lupa sur Malte d’après Rilke.  En 1994, Giorgio Strehler soutient et supervise son travail d’adaptation et de mise en scène  d’À la recherche du temps perdu d’après Proust. La même année, Krzysztof Warlikowski débute un cycle Shakespeare, mettant en scène sept de ses pièces – Le Marchand de Venise, Hamlet, Le Conte d’Hiver, La Mégère apprivoisée, La Nuit des rois, La Tempête, Le Songe d’une nuit d’été – jusqu’en 2003, tout en abordant le théâtre tragique grec avec Sophocle et Euripide ainsi que le domaine contemporain avec des auteurs tels que Kafka avec Le Procès, Koltès avec Roberto Zucco et Quai Ouest, Matéi Visniec, Gombrowicz ou encore Sarah Kane avec Purifiés. 

Ses mises en scène sont présentées sur toutes les grandes scènes d’Europe, au Holland Festival, au Festival Europalia, au Festival Theater der Welt ou encore au Festival d’Avignon (où il a monté Krum en 2005, Angels in America de Kushner en 2007, (A)pollonia, d’après Euripide, Eschyle, Hanna Krall, Jonathan Littell et J. M. Coetzee en 2009, Kabaret Warszawski en 2013). En 2011, il monte Contes africains d’après Shakespeare. Au Théâtre de l’Odéon, il crée en 2010 Un tramway d’après Tennessee Williams en collaboration avec Wajdi Mouawad, en 2011 Koniec / La Fin d’après Kafka, Koltès  et Coetzee puis en 2016 Phèdre(s) de Wajdi Mouawad, Sarah Kane et J.M. Coetzee.
En 2018, il met en scène On s’en va de Hanokh Levin présenté au Printemps des comédiens de Montpellier et au Théâtre National de Chaillot en 2019

Krzysztof Warlikowski met également en scène des opéras. Il créé entre autres The Rake’s Progress de Stravinsky au Staatsoper de Berlin, Eugène Onéguine et La Femme sans ombre au Bayerische Staatsoper de Munich, L’Affaire Makropoulos de Janácek, Le Roi Roger de Szymanowski, Poppea e Nerone de Monteverdi / Boesmans et Alceste de Gluck au Teatro Real de Madrid, Médée de Cherubini, Macbeth de Verdi, Lulu de Berg, Don Giovanni de Mozart à La Monnaie de Bruxelles. Ces dernières années, il met en scène Il Trionfo del tempo e del disinganno de Haendel au Festival d’Aix-en-Provence, Wozzeck de Berg à l’Opéra national d’Amsterdam, Die Gezeichneten de Schreker et Salomé de Strauss au Festival de Munich, Pelléas et Mélisande de Debussy à la RuhrTriennale, De la maison des morts de Janácek au Royal Opera House Covent Garden de Londres, à La Monnaie de Bruxelles et à l’Opéra de Lyon, Les Bassarides de Henze et Elektra de Strauss au Festival de Salzbourg, Tristan et Isolde de Wagner au Bayerische Staatsoper de Munich. Krzysztof Warlikowski dirige depuis 2008 le Nowy Teatr de Varsovie, un centre culturel interdisciplinaire.