Nach verschiedenen Anstellungen im Baubereich ging nach Schweden promovierte und lehrte an der Stockholm an der Fakültät für Meteorologie . 1970 veröffentlichte Crutzen eine grundlegende Arbeit Fähigkeit von Stickoxiden Ozon abzubauen und beschrieb die dabei ablaufenden Zwischen 1974 und 1980 forschte Crutzen an Einrichtungen in Boulder Colorado .
1980 ging er an das Max-Planck-Institut Chemie Mainz und wurde Direktor des Bereichs (zeitweise waren ihm auch Teile des klimaphysiologischen unterstellt). In dieser Eigenschaft arbeitete er auch die Klima-Enquetekommission des Deutschen Bundestages .
Zusammen mit Mario José Molina und Sherwood Rowland erhielt er als einer der der Ozonlochforschung 1995 den Nobelpreis für Chemie.