Čajkovského otec byl Ukrajinec, který pracoval jako důlní inženýr. Dědeček jeho matky byl Francouz, který se přestěhoval do Ruska. Byla to nervózní žena a Čajkovskij po ní možná získal svou nervózní povahu. Čajkovskému bylo teprve pět let, když začal chodit na hodiny klavíru. Brzy byl lepší než jeho učitel. Rodina měla orchestrion (druh hudební skříňky), který hrál některé melodie z klasické hudby Mozarta, Belliniho, Donizettiho a Rossiniho.
V roce 1848 se rodina přestěhovala do Petrohradu. Čajkovskij byl nešťastný a nespokojený, protože byl často odloučen od své rodiny, která se několikrát stěhovala. V roce 1854 mu zemřela matka. Snažil se utěšit hudbou. Devět let strávil na právnické škole. Když školu opustil, musel si najít práci. Čtyři roky pracoval jako úředník na ministerstvu spravedlnosti. Pak mu skladatel a klavírista Anton Rubinstein pomohl stát se studentem hudby na nově otevřené konzervatoři v Petrohradě. Naučil se hrát na flétnu a varhany a také na klavír a dozvěděl se vše o kompozici. V roce 1866 se přestěhoval do Moskvy, kde ho Nikolaj Rubinštejn, Antonův bratr, povzbuzoval ke skládání hudby ruského charakteru. Pracoval velmi tvrdě a často byl vyčerpaný, ale podařilo se mu dokončit První symfonii, která byla provedena v roce 1868.
Čajkovskij se setkal s několika slavnými hudebníky včetně francouzského skladatele Berlioze, který byl na návštěvě Moskvy. Spřátelil se také s ruským skladatelem Milým Balakirevem, který mu byl velmi nápomocen a přesvědčil ho, aby několikrát přepracoval jednu ze svých skladeb, až byla velmi dobrá. výsledkem byla skladba pro orchestr Romeo a Julie, která se brzy stala mezinárodně známou. Balakirev měl čtyři přátele skladatele. Tento okruh přátel se často nazývá "Pětka" nebo "Mocná hrstka". Zajímali se o využití ruských lidových melodií ve své hudbě. Čajkovskij nikdy nebyl členem této skupiny, i když se mu jejich nápady líbily. Čajkovskij se od nich lišil: hudbě se učil na konzervatoři, kde studoval západní hudbu. Harmonie, které ve svých dílech používal, se často nehodily pro ruské lidové melodie. Napsal mnoho písní, které mají romantický charakter. Jedna z nich, None But the Lonely Heart, je známá zejména v angličtině.
V té době už Čajkovskij psal díla, která ho měla velmi proslavit. Napsal další dvě symfonie a jeho První klavírní koncert, jeden z nejpopulárnějších klavírních koncertů, byl poprvé proveden v Bostonu. Psal také opery a komorní hudbu.