Kleinknecht studierte von 1958 bis 1963 Physik an den Universitäten München und Heidelberg. 1966 wurde er in Heidelberg zum Dr. rer. nat. promoviert. Anschließend war er bis 1969 wissenschaftlicher Angestellter am CERN in Genf, dann bis 1972 wissenschaftlicher Assistent an der Universität Heidelberg, wo er sich 1971 habilitierte. 1972 wurde er auf einen Lehrstuhl an der Universität Dortmund berufen, wo er die Fachrichtung Teilchenphysik aufbaute und Dekan, Prodekan sowie Institutsleiter wurde. 1985 wechselte er an die Universität Mainz. Von 1989 bis 1992 war er Vorsitzender des Fachverbandes Teilchenphysik der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) und 1997 bis 1999 Vorstandsmitglied der DPG. Von 2000 bis 2008 beriet er den Vorstand der DPG als Beauftragter für den Klimaschutz.
Detectors for Particle Radiation. Cambridge University Press, Cambridge 1998, 2nd edition
K. Kleinknecht und T. D. Lee (Hrsg.): Particles and Detectors. Festschrift für Jack Steinberger. Springer, Berlin [u. a.] 1986 (= Springer tracts in modern physics, Band 108), ISBN 3-540-16265-8.
Uncovering CP Violation. Experimental Clarification in the Neutral K Meson and B Meson Systems. Springer, Berlin [u. a.] 2003 (= Springer Tracts in Modern Physics, Band 195), ISBN 978-3-540-40333-3.
Quanten, Herausgeber Konrad Kleinknecht, Schriften der Heisenberg-Gesellschaft, Hirzel Verlag Stuttgart, Erstausgabe 2013, Folgebände in den nachfolgenden Jahren ebenfalls im Hirzel Verlag.
