پدرش، پرویز پورناظری، معروف به حاجی خان از شاگردان کلنل علینقی وزیری درویش خان و مادرش، پورانداخت سرحددار، موسس نخستین دبیرستان ملی دختران و اولین زن دیپلمه در کرمانشاه بود.
کیخسرو از کودکی موسیقی را با ساز تار شروع کرد و نزد پدر کتاب‌های هنرستان موسیقی، آثار وزیری و ردیف موسیقی سنتی ایران را فرا گرفت. شعر و ادبیات کهن فارسی را از مادر آموخت و محضر بزرگانی چون کیوان سمیعی و بهزاد کرمانشاهی را درک نمود.
وی در رشته مهندسی راه و ساختمان به تحصیل پرداخت و در سال سوم آن را رها کرد، چرا که آن را با حال و هوای خود هماهنگ ندید. پس از آن وارد رشته موسیقی در دانشکده هنرهای زیبای دانشگاه تهران شد. وی بعدها با حضور در محضر استاد دادبه، به مدت 12 سال تاریخ و فرهنگ ایران باستان را نزدش آموخت.
پورناظری درسال 1351 به عنوان کارشناس موسیقی در وزارت فرهنگ و هنر وقت به گردآوری و بازسازی نغمه‌های موسیقی کردی و سنتی پرداخت و سرپرستی ارکستر کردی و سنتی را تا سال 1357 به عهده داشت.
پس از این دوره به پژوهش در مورد موسیقی و ساز تنبور پرداخت و چنان دلبسته این ساز راز‌آمیز و ناشناخته شد که تمام توان خود را روی آن متمرکز کرد، تا آنجا که برای نخستین بار در تاریخ موسیقی تنبور به آهنگسازی پرداخت.
کیخسرو پورناظری در سال 1359 گروه تنبور شمس را بنیان نهاد که این کار، راهی نوین را برای نگاه به گروه نوازی موسیقی تنبور پیش اهل موسیقی نهاد و از این منظر باید پورناظری را نخستین فردی به شمار آورد که ساز تنبور را از گوشه‌های خانقاه و محافل شخصی به حوزه‌ای عمومی‌تر کشاند.
از این منظر کاری را که کیخسرو پورناظری با ساز تنبور کرد می‌توان بعدها با تجربه گروه کامکارها در شهری کردن موسیقی کردی مقایسه نمود. شناخت پورناظری از از ساز تنبور و آشنایی عمیق‌اش با موسیقی نواحی منطقه کرمانشاه و علاوه بر آن استفاده ظریف و متناسب از ساز دف در ساختار گروه فضایی را فراهم آورد تا نگاه به گروه نوازی تنبور صورت و صبغه‌ای متفاوت پیدا کندو بعدها گروه‌های دیگری هم به تاسی از کار وی در این زمینه شکل بگیرد.
حاصل این گروه آلبوم«صدای سخن عشق»با صدای شهرام ناظری بود. بعدها پورناظری آثاری چون «حیرانی» ،«مهتاب رو» را با ناظری کار کرد و البته در این میان برخی از آثار همانند تصنیف مردان خدا را هم با جلاالدین محمدیان به صحنه برد.
پورناظری در سال‌های میانی دهه 70 به اتقاق فرزندانش، تهمورس و سهراب تحولی جدی‌تر در گروه شمس را کلید زد که حاصل آن اجرای بیش از 300 کنسرت در داخل و خارج از ایران بود.
هم اکنون دو فرزند پورناظری خود به چهره‌هایی شناخته شده در موسیقی ایران تبدیل شده‌اند و علاوه بر زدن ساز در گروه در آهنگسازی و دانش‌های دیگر موسیقایی نیز دستی چیره دارند.
این گروه آثاری چون «مستان سلامت می‌کنند» با صدای بیژن کامکار، و پنهان چودل با صدای حمید رضا نوربخش را هم انتشار عمومی داده است.