Kai Tietje absolvierte in Düsseldorf zunächst ein Studium zum Toningenieur, bevor er seine musikalische Ausbildung im Fach Dirigieren fortsetzte und mit Auszeichnung abschloss.
Von 2000 an wirkte er am Musiktheater in Gelsenkirchen, ab 2008 folgten Gastengagements am Staatstheater Nürnberg, Theater Dortmund, Staatstheater Kassel und bei den Bad Hersfelder Festspielen.
Nach einem Engagement bei den Vereinigten Bühnen Wien war er von 2012 bis 2015 Musikalischer Leiter der Musicalsparte am Landestheater Linz und in der Zeit dort für alle Produktionen musikalisch verantwortlich.
Kai Tietje ist ständiger Gastdirigent und Arrangeur an der Komischen Oper Berlin, der Volksoper Wien, der Oper Graz, dem Theater Magdeburg sowie bei den Thuner Seespielen.
Seine Orchesterarrangements und Stückbearbeitungen werden darüber hinaus an vielen Theatern gespielt.
Nach Tom Sawyer sowie Roxy und ihr Wunderteam ist er in der Spielzeit 2025/26 an der Oper Graz für die Bearbeitung sowie die musikalische Leitung von Emmerich Kálmáns Arizona Lady verantwortlich.