Començà a tocar el piano a quatre anys. Després d’un breu pas per la Universitat de Columbia i per l’escola Juilliard de Nova York, començà molt jove la carrera professional en grups liderats per Stan Getz, Herbie Mann i altres. El 1968 enregistrà els seus dos primers àlbums com a líder, Tones for Joan’s Bones i Now He Sings, Now He Sobs, en el qual es donà a conèixer com a compositor i intèrpret d’acusades tendències avantguardistes. Per la mateixa època formà part d’alguns dels grups de Miles Davis, i participà en alguns dels enregistraments més innovadors d’aquest, com ara Bitches’ Brew i In a Silent Way, del 1969). Influït per Bill Evans, se’l considera un dels pianistes de jazz més importants de la seva generació, i el seu estil mostra notables paral·lelismes amb el de Herbie Hancock i Keith Jarrett, pianistes que també formaren part dels grups de Davis. El 1969 formà amb el saxofonista Anthony Braxton i el baixista Dave Holland el grup d’avantguarda Circle. El 1971 publicà Return to Forever, àlbum pioner en el gènere del jazz-rock, també anomenat fusió, que donà lloc al grup homònim amb el qual actuà i enregistrà de manera intermitent fins el 1978. Durant aquests anys destacà també com a solista (Piano Improvisations,1971 i 1972) i en els duets amb Hancock (1978 i 1979) i el vibrafonista Gary Burton (Crystal Silence, 1978; Duet, 1979). Posteriorment seguí una trajectòria eclèctica, tot alternant els vessants de compositor, capdavanter del jazz-rock (sobretot amb The Chick Corea Elektric Band, creada el 1986), solista, jazzman tant ortodox com d’avantguarda, intèrpret de duets i en trios sota el seu nom, i fins i tot en reelaboracions de la música clàssica (The Leprechaun, 1976), mentre seguia col·laborant en àlbums d’altres músics de jazz. Gran part de la seva música mostra influències del flamenc i de la música llatinoamericana. Al llarg de la seva trajectòria guanyà un total de 23 premis Grammy.