Ve stejném roce napsal své nejznámější a nejhranější dílo Žalozpěv obětem Hirošimy. Po dalších skladbách přistoupil v roce 1966 poprvé k rozsáhlejší ploše v Pašijích podle svatého Lukáše, jež z něj učinily nejuznávanějšího skladatele od časů Igora Stravinského.
V roce 1969 na psal K. Penderecki svou první operu Ďáblové z Loudunu, věnovanou Hamburské státní opeře, kde dílo rovněž spatřilo ve stejném roce světlo světa. Poté bylo nastudováno na mnohých scénách a několikrát natočeno. K jeho dalším operním dílům patří Černá maska, poprvé uvedena na Salcburských hudebních slavnostech v roce 1986 a Král Ubu podle A. Jarryho s premiérou v Mnichově v roce 1991. Mezi dalšími hudebně-dramatickými díly vyberme alespoň Ztracený ráj podle Miltona. Jeho nejvýznamnějšími orchestrálními skladbami jsou Koncert pro housle a orchestr, dva cellové koncerty, 5 symfonií a oratorium Sedm bran jeruzalémských, věnovanou 3000. výročí založení tohoto města a řadu dalších sakrálních skladeb.
V roce 1972 začal K. Penderecki dirigovat. Od té doby stanul snad před všemi nejvýznamnějšími orchestry světa.