Klaus Pinkau hat die internationale Fusionsforschung entscheidend mitgestaltet. Nach einer handwerklichen Ausbildung zum Reproduktionsfotografen studierte er Mathematik und Physik in Tübingen, Hamburg und Bristol und entwickelte eine Methode, die Energie von Gamma-Strahlen zu messen. Daneben forschte er an hochenergetischen Kernwechselwirkungen und in der Elementarteilchenphysik.
Am Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik etablierte er den Forschungszweig Hochenergie-Astronomie. Der hier betreute COS-B wurde einer der erfolgreichsten Satelliten des europäischen Raumfahrtprogramms, er lieferte die erste Himmelskarte der Milchstraße im Lichte der kosmischen Gammastrahlung . Fusionsanlagen wurden für Pinkau Thema am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.
Zu seinen Auszeichnungen zählen die Ehrendoktorwürde der Universitäten Bristol und Greifswald, Pinkau ist Fellow der American Physical Society, erhielt den Bayerischen Maximiliansordens für Wissenschaft und Kunst sowie das Bundesverdienstkreuz 1. Klasse.