Il est chef stagiaire de l'Opéra-Studio de Paris en 1974 et 1975 puis assistant de Jean Fournet à l'Orchestre d'Île-de-France en 1975 et 1976[2]. À partir de 1978, il dirige l'Orchestre Ad Artem de Metz[3].
En 2002, Jérôme Kaltenbach fonde en Limousin le centre culturel de la Ferme de Villevard, dont il est directeur musical[3].
Entre 2010 et 2013, il est chef associé de l'Orchestre de Limoges et du Limousin[3].
À la baguette, il a créé des œuvres d'André Bon (Le Rapt de Perséphone, opéra, 1987) et Philippe Hersant (Cinq Pièces pour orchestre, 1998), notamment[3].