Laurent Petitgirard étudie le piano avec Serge Petitgirard et la composition avec son frère Alain Kremski. Musicien éclectique, sa carrière de compositeur de musique symphonique (plus d’une vingtaine d’œuvres) et de musiques de films (cent soixante partitions) se double d’une activité de chef d’orchestre invité dans le monde entier (Orchestre de l’Opéra national de Paris, Orchestre philharmonique de Monte Carlo, Orchestre national de France, Orchestre national de Lyon, de Bordeaux, de Lille, Bamberger Sinfoniker, Berliner Symphoniker, Orchestres de la Tonhalle de Zurich, de la Fenice, de la BBC, l’Utah Symphonic Orchestra, les Seoul Philharmonic & KBS Orchestras, l’Orchestre de la Suisse Romande, l’Orchestre national d’Espagne, l’Orchestre d’État de Moscou, l’Orchestre national de Chine…).

Il est directeur musical de l’Orchestre symphonique français de 1989 à 1996, puis de l’Orchestre Colonne depuis décembre 2004. Il enregistre une trentaine de disques, dont Jeanne d’Arc au Bûcher d’Honegger ainsi que Gaspard de la Nuit (Ravel-Constant) dont il a dirigé la création. Il enregistre avec l’Orchestre national de France en 2003 son Poème pour grand orchestre à cordes qu’il dirige également en tournée au Pays-Bas avec l’Orchestre du Brabant. En avril 2004, il dirige deux concerts à l’Opéra Bastille avec l’Orchestre de l’Opéra de Paris (Napoléon Gance-Honegger-Constant).

Son premier opéra, Joseph Merrick dit Elephant Man, sur un livret d’Eric Nonn, a été enregistré par l’Orchestre philharmonique de Monte-Carlo et Nathalie Stutzmann pour le label Naxos. Créé en février 2002 à l’Opéra d’État de Prague dans une mise en scène de Daniel Mesguich, l’opéra est repris à l’Opéra de Nice en décembre 2002 où il est filmé (dvd Marco Polo). Une nouvelle production, mise en scène par Doug Varone en est présentée en mai 2006 par l’Opéra de Minneapolis. Son deuxième opéra Guru, sur un livret qu’il écrit avec Xavier Maurel est créé à l’Opéra de Nice en novembre 2010 et enregistré pour Naxos.

Après Le Fou d’Elsa, pour voix d’alto et orchestre (2000), il compose Le Plus ardent à vivre… (septuor avec harpe, 2001), Les Douze Gardiens du Temple, commande de Radio France créée sous direction du compositeur par l’Orchestre philharmonique de Strasbourg au festival Présences 2006. Le Petit Prince, musique originale du spectacle conçu et mis en scène par Sonia Petrovna pour les opéras d’Avignon, Reims et Compiègne en 2010, fait l’objet d’un nouveau cd Naxos en 2013. Un Concerto pour saxophone alto et orchestre est créé en mars 2012 à Douai par Michel Supéra.

Ses nouveaux enregistrements pour Naxos, réalisés pour la plupart avec l’Orchestre national de Bordeaux Aquitaine, comprennent notamment un disque consacré à ses trois poèmes symphoniques et un autre à ses trois premiers concertos, Dialogue pour alto et orchestre interprété par Gérard Caussé, Concerto pour violoncelle et orchestre, par Gary Hoffman et Le Légendaire pour violon, chœur et orchestre, par Augustin Dumay au violon.

Pour le cinéma et la télévision, il collabore notamment avec Otto Preminger, Jacques Demy, Francis Girod, Peter Kassovitz, Pierre Schœndœrffer, Claude Danna, Jean-Claude Brialy, Jean Larriaga, Patrick Timsit, Laurent Heyneman, Michel Boisrond, Denis Amar, Pierre Granier Deferre, Bernard Queysannes, Alain Tasma, Pierre Joassin, Charles Nemes, Jacques Fansten, Florian Gallenberger… Un disque est consacré à ses musiques pour les films de Francis Girod et un autre à la musique de la série Maigret (Play-Time EMI).

Laurent Petitgirard a reçu le Grand prix lycéen des compositeurs en 2000 et le Prix musique 2001 de la SACD. Il est élu en décembre 2000 membre de l’Académie des Beaux-Arts et, en juin 2011, président du conseil d’administration de la Sacem. Il est Chevalier de la Légion d’Honneur, Officier de l’Ordre national du Mérite et Commandeur des Arts et Lettres. Il est marié avec la comédienne Sonia Petrovna et a un fils, Tristan Petitgirard, auteur, comédien et metteur en scène.