Klaus Pietschmann studierte Musikwissenschaft und Mittelalterliche Geschichte in Köln, Florenz und Münster. 2000 Promotion mit einer Arbeit zur Rolle der päpstlichen Sängerkapelle für die katholische Reform am Vorabend des Trienter Konzils. Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Assistent an den Universitäten Köln, Bonn und Zürich. 2006 Habilitation mit einer Untersuchung zur Oper in Wien in den Jahrzehnten um 1800. 2006–2009 Assistenzprofessor in Bern sowie Fellow am Harvard University Center for Italian Renaissance Studies Villa I Tatti in Florenz. Seit 2009 Professor für Musikwissenschaft an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.
Forschungsschwerpunkte u.a.: Musikgeschichte der Renaissance, Musik, Liturgie und Kirche zwischen Spätmittelalter und Früher Neuzeit sowie Operngeschichte des 18. und 19. Jahrhunderts.