Klaus von Klitzing studierte Physik an der Technischen Hochschule Braunschweig, führte seine Promotions- und Habilitationsarbeit an der Universität Würzburg durch und hatte die Möglichkeit, als Heisenbergstipendiat seine Forschungsarbeiten am Hochmagnetfeldlabor Grenoble weiterzuführen. Dort entdeckte er am 5.2.1980 den Quanten Hall Effekt (QHE), für den er 1985 den ungeteilten Nobelpreis für Physik erhielt. Vor seiner Ernennung zum Direktor am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart am 1.1.1985 war er 5 Jahre Professor für Physik an der T.U. München. Seine experimentellen Forschungsarbeiten bezogen sich hauptsächlich auf elektrische und optische Untersuchungen an Halbleitern mit dem Fokus auf niedrigdimensionale Elektronensystemen, die bei modernen Bauelementen der Quanteninformation eine dominierende Rolle spielen.

Für seine bahnbrechenden Forschungsarbeiten erhielt er viele Auszeichnungen, unter anderem Ehrendoktorwürden in 13 Ländern und Mitgliedschaften in Akademien der Wissenschaft in Deutschland, USA, England, Russland, China und beim Vatikan. Die größte Auszeichnung erfuhr er durch die internationale Einführung der von-Klitzing-Konstanten, eine Naturkonstante, die seit dem 20.Mai 2019 wie die Lichtgeschwindigkeit einen festgelegten Wert besitzt und in der Metrologie eine wichtige Rolle spielt.

Sein besonderes Engagement gilt dem wissenschaftlichen Nachwuchs und der Förderung der Vorbilder, die das Interesse bei der jungen Generation für die Naturwissenschaften wecken. Mit dem Klaus-von-Klitzing-Preis werden seit 2005 jährlich Lehrer ausgezeichnet, die in besonderer Weise Schülerinnen und Schüler für die MINT-Fächer begeistern.