Estudoupiano,violino e técnicas de composição com Witold Maliszewski, que tinha sido aluno deRimsky-Korsakov. Durante aSegunda Guerra Mundial conseguia sobreviver a tocarpiano em bares de Varsóvia. Foi perseguído pelo regime estalinista pelas suas composições serem consideradas "elitistas". Nadécada de 1980 apoiou o movimento políticoSolidariedade.
O seu primeiro e importante trabalho orquestral foram as "Variações Sinfónicas" (1939).
A sua música inicial tem influência do folclore polaco, a qual transformava modificando as melodias e harmonias. Escreveu quatrosinfonias, numerosas obras demúsica de câmara, pequenas composições comotangos,valsas efoxtrots. A sua obra mais conhecida é oConcerto para orquestra (1954).Lutoslavski criou um sistema de notação aleatória, mas com notas escritas, que só funcionava bem com grupos minimamente grandes de instrumentos, tendo sido um quarteto de cordas a peça com instrumentação mais reduzida, que utilizava esse sistema. Deu a este sistema o nome de “aleatório controlado”.