En 1957, il intègre l’École des Beaux-Arts de Paris, qu’il quitte peu de temps après pour poursuivre ses études à l’Académie de la Grande Chaumière auprès d’Henri Goetz. Proche de l’abstraction lyrique à ses débuts, Xenakis a vu sa « propre aventure » réellement commencer dans les années 1960. Adepte d’une peinture scientifique expérimentale, l’artiste s’est intéressé à l’art cinétique, invitant le spectateur à devenir un acteur actif/passif de l’œuvre d’art.

Créateur de l’art sémiotique dans les années 1960, alors que lettrisme commençait sa percée, Xenakis est un artiste de concepts. Cette démarche dialectique l’a poussé à élaborer son propre alphabet, une façon de s’attaquer à la faiblesse de la spiritualité et à l’actualité qui laisse de plus en plus indifférente. En effet, depuis son enfance égyptienne, Xenakis a toujours été marqué par la portée mystique des hiéroglyphes. Et, arrivé à l’âge adulte, c’est l’hyper production des langages et des messages qui inondent le monde contemporain qui l’a poussé à décrire ce chaos à la manière d’un scribe des temps modernes. « Son œuvre doit tout autant à l’ère des ordinateurs qu’à l’Égypte pharaonique » écrivait le critique Jean-Clarence Lambert à propos de ce peintre qui savait jouer comme personne de l’ordre et du désordre.

Pour son travail des années 1975-1980, Xenakis disait rechercher « les lois de la nature naturelle » pour y découvrir les lois auxquelles s’ajusteront les aspects de sa  propre vie. Durant cette période très prolifique, son « imagination […] s’est bien vite élevée à  une dimension supérieure, celle de l’espace ambiant et organisé, de l’urbanisme », écrivait le critique Pierre Restany en 1970 dans la préface du catalogue de l’exposition Constantin Xenakis à la galerie Alliance de Copenhague. Dans son travail, Xenakis fait découvrir l’ornamentique qui ne relève pas tant de la décoration que de l’écriture composée de motifs géométriques et ésotériques. « Un art extrêmement savant » pour son ami l’architecte Yona Friedman dans le catalogue d’une exposition qui s’est tenue à la galerie Zoumboulakis d’Athènes en 1976. En 1980, Xenakis obtient une bourse de recherche du ministère français de la Culture et, la même année, participe à l’exposition Cartes et figures de la Terre au Centre Pompidou à Paris.

Constantin Xenakis est l’un des premiers artistes de la seconde moitié du XXe siècle à être parvenu à combiner art et technologique dans une approche spontanée. A chaque époque, l’artiste a rassemblé des données afin de constituer son propre code sémantique. Pour autant, Constantin Xenakis ne s’est jamais présenté comme un artiste engagé.

Le quotidien grec To Vima, dans son édition du 18 septembre 2011, lui a donné carte blanche pour créer une œuvre graphico-journalistique sur quatre pages. Les artistes contemporains dits « sémiologiques » doivent beaucoup à Xenakis.