Fill de pintors, es formà a Niça i a París. La seva obra fou breu però intensa, i la complementà amb exhibicions d’alt risc (salts mortals, autolesions, etc), juntament amb la pràctica del judo. Les seves primeres produccions foren sèries monocromes de taronges, grocs, verds, i posteriorment se centrà en tres colors; el rosa, l’or i sobretot un blau extremament intens que fou conegut com a International Klein Blue (IKB), amb el qual recobrí tot tipus d’objectes i relleus. A partir del 1960 formà part del grup francès nouveaux réalistes i realitzà les primeres anthropométries. Creà també el que anomenà peinture feu, a través de l’aplicació d’una potent flama sobre la tela. El 1959 decorà l’edifici de l’òpera de Gelsenkirchen, a l’antiga RFA. El Centre G. Pompidou de París li dedicà una gran exposició retrospectiva l’any 1982. La vídua de l’artista, Rotraut Klein-Moquay, i Daniel Moquay crearen els Arxius Yves Klein a París, que preserven obres i documents relatius al seu treball.