Adora a mãe e, quando ela morre, em 1854, tem o primeiro de seus três colapsos nervosos. Na infância não estuda música a sério, mas em 1862 entra para o Conservatório de São Petersburgo e dois anos depois escreve sua primeira composição orquestral. Em 1865 torna-se professor do Conservatório de Moscou. Nessa época escreve algumas de suas obras mais famosas, como Romeu e Julieta (1869) e o Concerto Nº 1 para Piano.
Em 1877 casa-se com a estudante de música Antonina Milyukeva. O casamento é um desastre - Tchaikovski tem tendências homossexuais e a esposa é ninfomaníaca. No mesmo ano ele começa um relacionamento platônico por meio de cartas com Nadezhda von Meck, viúva rica que nunca chega a conhecer, mas que lhe dá uma mesada, por 13 anos, para que se dedique apenas à música.
Entre outras obras do período estão o Concerto para Violino em Ré Maior (1878) e a Abertura 1812 (1880). A partir de 1888 é aclamado no Ocidente, depois de turnês pela Europa e pelos Estados Unidos. Morre em São Petersburgo, de cólera, segundo se acreditava na época. Estudiosos deste século, contudo, apontam para o suicídio por envenamento, depois de Tchaikovski ser acusado de envolvimento com um homem da família imperial.