Il est né à Timișoara (Roumanie) en 1980. Il étudie d’abord le violon dans son pays, puis se rend aux États-Unis où il se forme à l’Interlochen Arts Academy (Michigan) et aux universités de Miami et de Houston (cours de direction auprès de Larry Rachleff). Il parachève sa formation au Tanglewood Music Center et à l’Aspen Music Festival, lors de masterclasses avec David Zinman, Rafael Frühbeck de Burgos, Oliver Knussen et Stefan Asbury.

Il a fait ses débuts en tant que violon solo avec le Miami Symphony Orchestra au Carnegie Hall de New York, à l’âge de dix-neuf ans, ce qui en fait le plus jeune violon solo de toute l’histoire de cet orchestre.

Il est actuellement directeur musical de l’Orchestre symphonique de la WDR de Cologne, ainsi que directeur musical du Festival de musique contemporaine de Cabrillo (Californie) depuis 2017.

Cristian Măcelaru s’est fait connaître sur le plan international en 2012, en remplaçant Pierre Boulez à la tête de l’Orchestre symphonique de Chicago.

La même année, il recevait le Solti Emerging Conductor Award, prix décerné aux jeunes chefs d’orchestre, puis en 2014 le Solti Conducting Award. Il dirige depuis lors les plus grands orchestres américains, l’Orchestre symphonique de Chicago, le New York Philharmonic, le Los Angeles Philharmonic, le Cleveland Orchestra, et entretient un lien étroit avec le Philadelphia Orchestra, qu’il a dirigé plus de cent cinquante fois.

En Europe, Cristian Măcelaru se produit régulièrement en tant que chef invité avec l’Orchestre symphonique de la radiodiffusion bavaroise, l’Orchestre royal du Concertgebouw d’Amsterdam, l’Orchestre philharmonique de Dresde, l’Orchestre du Gewandhaus de Leipzig, le Deutsches Symphonie-Orchester Berlin, le BBC Symphony Orchestra.

En janvier 2019, à l’occasion de la commémoration du centenaire de la Roumanie, il dirigeait l’Orchestre national de Roumanie, qui effectuait là sa toute première tournée aux États-Unis.

En octobre 2021, Cristian Măcelaru a accepté la proposition du ministre roumain de la Culture de devenir directeur artistique du Festival George Enescu, à Bucarest.