Крістіан Петцольд народився 14 вересня 1960 року в Гільдені, невеликому містечку в землі Північний Рейн-Вестфалія (на той час Федеративна Республіка Німеччини). У 1979 році закінчив гімназію, після чого проходив альтернативну службу в кіноклубі. У 1981-му Крістіан Петцольд переїхав до Берліна, де вивчав літературу. З 1988 по 1994 рік Петцольд навчався в Німецькій академії кіно і телебачення. Паралельно з цим він працював кінокритиком, а також встиг побути асистентом німецьких кінорежисерів Гартмута Бітомські та Гаруна Фарокі. Пізніше вони взяли участь у створенні сценаріїв деяких фільмів Петцольда.
Дипломним фільмом Крістіана Петцольда стала драма «Авіатриси» (1995). Пізніше він зняв кінострічки «Куба лібре» (1996) і «Постільна злодійка» (1998). Драма «Вольфсбург», створена у 2003 році, стала першим великим успіхом Крістіана Петцольда: він був удостоєний призу ФІПРЕССІ у програмі «Панорама» Берлінського міжнародного кінофестивалю.
Двічі Крістіан Петцольд номінувався на «Золотого ведмедя» — головну нагороду Берлінале: у 2005 році переможцем конкурсу міг стати його фільм «Примари», а в 2007 — трилер «Єлла».
За фільм «Барбара» режисер у 2012 році здобув Срібного ведмедя 62-го Берлінського кінофестивалю за найкращу режисуру та номінувався на премію Європейської кіноакадемії за найкращий фільм. Стрічка Петцольда «Фенікс» (2014) претендувала на головну нагороду 62-го Міжнародного кінофестивалю в Сан-Себастьяні та отримала Приз ФІПРЕССІ.
У 2009 році Крістіан Петцольд спробував себе як театральний режисер: він поставив спектакль за п'єсою Артура Шніцлера «Самотній шлях» в Німецькому театрі у Берліні. Головну роль у постановці виконала Ніна Госс.
У 2016 році на 7-му Одеському міжнародному кінофестивалі Крістіан Петцольд особисто представив ретроспективу з чотирьох свої фільмів — «Єлла», «Єрихов», «Барбара» і «Фенікс», та провів майстер-клас у рамках Літньої кіношколи.
У 2017 році Петцольд очолив міжнародне журі 8-го Одеського кінофестивалю.
