Châu Kỳ sinh ngày 5 tháng 11 năm 1923 tại làng Dưỡng Mong, xã Phú Mỹ, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên - Huế. Cha ông là Châu Huy Hà, một nghệ nhân ca Huế; chị là Châu Thị Minh, được coi là một trong Ngũ nữ minh tinh (miền Nam có Phùng Há, Năm Phỉ; miền Bắc có Ái Liên, Bích Hợp và miền Trung có Châu Thị Minh).

Thuở nhỏ, Châu Kỳ học ở Trường Tiểu học Dưỡng Mong, sau ông lên Huế học ở trường Lycée Khải Định. Ở đây, Châu Kỳ gặp được sư huynh Petrus Thiều, một tu sĩ vừa giỏi về nhạc lý và sáng tác vừa sử dụng thành thạo nhiều loại nhạc cụ phương Tây. Sẵn dòng máu văn nghệ trong người, lại được thầy giỏi hướng dẫn, nên việc học nhạc và học hát của Châu Kỳ rất mau tiến bộ. Lúc mới biết hát, ông thường bắt chước ngân nga các bài hát bằng tiếng Pháp thịnh hành vào thời đó như J'ai deux amours, Tant qu'il y aura des etoiles mà nam danh ca người Pháp Tino Rossi thường trình bày, nên ông được bạn bè gọi là "Deuxième Tino Rossi".

Đến khi chị Châu Thị Minh lập đoàn ca kịch Huế mang tên Hồng Thu, ông đi hát trong đoàn của chị. Vừa được hát, lại vừa có tiền giúp cha mẹ, ông bỏ học để đi theo nghiệp cầm ca.

Khoảng năm 1942, Đoàn ca kịch Hồng Thu lưu diễn sang Lào: Savannakhet rồi Thakhek. Ở Thakhet, Châu Kỳ bị mật thám Pháp bắt khi đang diễn vở kịch Hồn lao động (cùng với Trần Văn Lang, Châu Thành và nữ nghệ sĩ Mộng Điệp) và đưa lên Ba Vì (nay thuộc Hà Nội) giam giữ.

Năm 1943, Châu Kỳ được trả tự do, nhưng khi về tới Huế thì mới hay mẹ đã bị chết đuối trong một cơn lũ. Đau buồn, Châu Kỳ viết ca khúc đầu tay Trở về, được Nhà xuất bản Tinh Hoa mua bản quyền in tờ nhạc. Một số tác phẩm mang âm hưởng cổ nhạc miền Trung của ông tiếp tục ra đời như: Khúc ly ca, Từ giã kinh thành, Khi ánh trăng vàng lên khơi,... gặt hái được nhiều thành công. Ông quyết định bỏ dở sự nghiệp ca hát để trở thành nhạc sĩ, sáng tác cho đến hết đời.

Nhạc của ông đã được nhiều thế hệ ca sĩ từ trước 1975 đến nay thể hiện ở Việt Nam và hải ngoại. Năm 2005, Trung tâm Thúy Nga thực hiện Paris By Night 78 - Đường Xưa, vinh danh ông cùng với hai nhạc sĩ Quốc Dũng và Tùng Giang.

Lúc 1 giờ 10 phút rạng sáng ngày 6 tháng 1 năm 2008 tại Thủ Đức (Thành phố Hồ Chí Minh), nhạc sĩ Châu Kỳ đã qua đời ở tuổi 85 sau gần hai tháng nằm liệt trên giường vì bệnh. Ông được đưa về quê hương Huế và an táng vào ngày 11 tháng 1 năm 2008 tại đồi Nam Giao.

Gia đình

Người vợ đầu của nhạc sĩ Châu Kỳ là nữ ca sĩ gốc Hải Phòng - Mộc Lan, người sau nay đã bỏ Châu Kỳ để đến với một người đàn ông quyền quý khác vốn cũng là chỗ quen biết của ông. Người vợ sau của ông là bà Kha Thị Đàng, chị em con chú con bác với Kha Vạng Cân. Bà gắn bó với ông tới cuối đời và hai người có với nhau bốn người con.