Khatia Buniatishvili wurde in Tiflis geboren und begann mit drei Jahren mit dem Klavierspiel. Ihr erstes Konzert mit dem Kammerorchester Tiflis gab sie als Sechsjährige, internationale Auftritte folgten, als sie zehn Jahre alt war. Sie studierte in Tiflis bei Tengiz Amiredjibi und in Wien bei Oleg Maisenberg.

2008 gab sie ihr USA-Debüt in der New Yorker Carnegie Hall. Seither wurde Khatia Buniatishvili regelmäßig zu den bedeutenden Festival eingeladen (u. a. BBC Proms, Salzburger Festspiele, Verbier Festival, La Roque d'Antheron, Klavier-Festival Ruhr) und konzertierte in den renommierten Konzertsälen, etwa im Wiener Musikverein und im Wiener Konzerthaus, im Concertgebouw Amsterdam, in der Berliner Philharmonie, im Théâtre des Champs-Élysées und in der Suntory Hall in Tokio.

Zu den Orchestern, mit denen Khatia Buniatishvili aufgetreten ist, zählen das Los Angeles Philharmonic, das Philadelphia Orchestra, das London Symphony Orchestra, das Orchestre de Paris, die Wiener Symphoniker, die Münchner Philharmoniker und das NHK Symphony Orchestra, Tokyo. Dabei hat sie mit Dirigenten wie Vladimir Ashkenazy, Semyon Bychkov, Myung-Whun Chung, Paavo Järvi, Philippe Jordan, Zubin Mehta, Kent Nagano, Yannick Nézet-Séguin und Mikhail Pletnev zusammengearbeitet.

In den letzten Jahren engagierte sich Khatia Buniatishvili bei außergewöhnlichen Projekten und trat u. a. beim Konzert zum 70-jährigen Bestehen der Vereinten Nationen zugunsten syrischer Flüchtlinge auf. Gemeinsam mit der britischen Popgruppe Coldplay hat sie am Album «A Head Full of Dreams» mitgewirkt.

Khatia Buniatishvili hat eine ganze Reihe an CDs eingespielt, darunter das Album «Kaleidoscope» (mit Musik von Mussorgskij, Strawinski und Ravel) und eine Liszt-CD, die beide mit einem ECHO Klassik ausgezeichnet wurden. Zuletzt erschienen Rachmaninows 2. und 3. Klavierkonzert mit der Tschechischen Philharmonie unter Paavo Järvi.