Fils d'un historien et peintre, Cai Guo-Qiang fait ses études de 1981 à 1985 à l’école de théâtre de Shanghai dans le département des arts de la scène.
De 1986 à 1995, il vit au Japon où il étudie les propriétés de la poudre à canon dans ses dessins, ce qui le mène par la suite à des expériences avec des explosifs à plus grande échelle et au développement de sa marque de fabrique : des événements pyrotechniques. Durant son séjour au Japon, il atteint rapidement une renommée internationale.
En 2008, il est le premier artiste chinois bénéficiant d'une rétrospective au musée Guggenheim de New York. La même année, il conçoit les feux d'artifice de la cérémonie d'ouverture des Jeux olympiques de Pékin.
En 2011, il prépare une exposition, sa première au Moyen-Orient, pour le MATHAF ; celle-ci est intitulée Saraab, mirage en arabe[1],[2]. À cette occasion, il crée Ninety-nine Horses.
Alors qu'il devait se rendre à l'été 2021 à un festival de lumières à Coral Gables (Miami), le maire de la ville annonce retirer toute subvention à l'évènement si Cai Guo-Qiang et d'autres artistes n'en étaient pas évincés, les accusant de sympathies communistes[3].
En , le tableau « Set of 14 drawings for Asia-Pacific economic co-operation » atteint le record de 9,5 millions de dollars (soit 6,02 millions d'euros). Ce record pour un artiste chinois est battu en par la toile Masques, séries 1996, no 6 de Zeng Fanzhi[réf. nécessaire].
Shiyan Li, Cai Guo-Qiang : au-delà d'un dialogue impossible dans l'ouvrage Le Vide dans l’art du XXe siècle : Occident/Extrême-Orient, Presses Universitaires de Provence/Collection : Histoire, théorie et pratique des arts, 2014, (ISBN978-2-85399-917-5)
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