Кристиан Петцольд родился 14 сентября 1960 года в Хильдене. Вырос в Хаане. В 1979 после окончания гимназии нес альтернативную службу в киноклубе. С 1981 живет в Берлине. В Свободном университете изучал театроведение и германистику. В 1988—1994 был студентом Немецкой академии кино и телевидения. Во время учебы работал кинокритиком, а также ассистентом режиссеров Хартмута Битомски и Харуна Фароки, который позднее участвовал в написании сценариев его игровых фильмов.
В 1995 снял дипломный фильм «Авиатрисы». Десять лет спустя его фильм «Призраки» был включен в конкурсную программу Берлинского кинофестиваля, а сам Петцольд стал одним из лидеров «Берлинской школы» и любимцем критиков, которым импонируют как его киноэрудиция, так и стиль нового реализма.
В 2009 поставил в Немецком театре в Берлине спектакль по пьесе Артура Шницлера «Одинокий путь» с Ниной Хосс в главной роли.