Klenze erhielt seine Ausbildung in Berlin bei Friedrich Gilly und in Paris bei Pierre François Léonard Fontaine. Von 1803 bis 1813 war er als Hofarchitekt des Königs Jérome von Westfalen in Kassel tätig. Ab 1816 war er Hofbaumeister König Ludwigs I. von Bayern. Am 27.5.1833 erhielt er den erblichen Bayerischen Adelstitel und wurde am 31.5.1861 in den Orden Pour le mérite für Wissenschaften und Künste aufgenommen. In München schuf Klenze zahlreiche klassizistische Bauten, die das Bild der bayerischen Hauptstadt prägen, beispielsweise die Alte Pinakothek (1826–1836) oder die Propyläen (1846–1862). Zu seinen Bauten gehört auch die Neue Eremitage in St. Petersburg.