Rainer Kleinertz schloss zunächst an der Hochschule für Musik Detmold bei Lukas David ein Instrumentalstudium (Viola) ab und studierte anschließend Musikwissenschaft, Ältere Deutsche und Italienische Literaturwissenschaft an der Universität Paderborn. 1992 wurde er dort mit einer Arbeit zu Franz Liszt promoviert. Nach einer Gastprofessur an der Universität Salamanca (1992–1994) lehrte er an der Universität Regensburg, wo er sich 1998 habilitierte (Grundzüge des spanischen Musiktheaters im 18. Jahrhundert. Ópera – Comedia – Zarzuela, Kassel 2003).

Von 2000 bis 2001 war er Visiting fellow an der Universität Oxford und wurde nach der Lehrstuhlvertretung an der Universität Regensburg 2006 auf den Lehrstuhl für Musikwissenschaft an der Universität des Saarlandes berufen. Aufbauend auf der Kooperation der HfM Saar mit dem Max Planck-Institut für Informatik, Saarbrücken, leitet er seit 2009 (seit 2014 gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft – DFG) gemeinsam mit Meinard Müller (International Audio Laboratories, Erlangen) ein Forschungsprojekt zur computergestützten Analyse harmonischer Strukturen.

2016 veröffentlichte er mit Stephanie Klauk eine wegweisende Studie zu Mozart’s Italianate Response to Haydn’s Opus 33 (https://doi.org/10.1093/ml/gcw102). Ebenfalls in Music & Letters bei Oxford University Press wird in 2025 ein Beitrag zur Johannespassion erscheinen (Bach Reading Mattheson’s Critica Musica. The Second Version [1725] of the St. John Passion). Als Herausgeber zweier Bände der Sämtlichen Schriften von Franz Liszt (Lohengrin et Tannhaüser de Richard Wagner und Frühe Schriften, Wiesbaden, Breitkopf & Härtel, 1989 und 2000) leitet er aktuell in Zusammenarbeit mit dem Trier Center for Digital Humanities das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Projekt einer digitalen Ausgabe der Schriften Liszts.

Im März wird er einer Einladung an das Forschungszentrum für Deutschlandstudien der Universität Cambridge folgen (https://www.daad.cam.ac.uk/visitors/prof-rainer-kleinertz). Neben Vorträgen dient der Aufenthalt wesentlich der Vorbereitung eines Forschungsprojekt gemeinsam mit David Trippett (Cambridge) zur multidimensionalen Analyse der Ring-Tetralogie Richard Wagners.

Seit dem Sommersemester 2025 unterrichtet Rainer Kleinertz Musikwissenschaft an der HfM Saar.