Πριν ο Βαγγέλης Παπαθανασίου συμπληρώσει τα 20 του χρόνια, στις αρχές της δεκαετίας του 1960 έκανε τα πρώτα του βήματα στη μουσική με τη συμμετοχή του στο συγκρότημα Forminx. Με το τραγούδι Jeronimo Yanka σημείωσε τεράστια επιτυχία από την πρώτη εβδομάδα κυκλοφορίας του.
Το πάθος του για τη μουσική τον οδήγησε μαζί με τον Ντέμη Ρούσο στο Παρίσι το 1968, οπότε και δημιούργησαν μαζί το Aphrodite’s Child.
Τη δεκαετία του 1980 συνεργάστηκε με τη μεγάλη ελληνίδα ηθοποιό Ειρήνη Παππά, αλλά και με το διάσημο μουσικό του συγκροτήματος «Yes», Jon Anderson.
Το 1982 απέσπασε το Όσκαρ Καλύτερου Τραγουδιού για την ταινία «Οι Δρόμοι της Φωτιάς».
Παρακάτω η στιγμή που ανακοινώνεται ότι κέρδισε το Όσκαρ
Οι συνεργασίες του με τους Ρίντλεϋ Σκοτ, Κώστα Γαβρά και Κορεγιόσι Κουραχάρα στις ταινίες «Blade Runner», «Missing» και «Antarctica» αντίστοιχα άφησαν εποχή.
Η μουσική του για το «1492: Conquest of Paradise» του χάρισε το βραβείο Echo Awards και το βραβείο Golden Lion για το καλύτερο κινηματογραφικό soundtrack.
Το ελληνικό κοινό θα τον θυμάται για την μουσική του για την ταινία «Μέγας Αλέξανδρος», αλλά και για εκείνη στη διεθνούς φήμης παραγωγής «El Greco».
Η παρουσία του Παπαθανασίου είναι συνυφασμένη με τους Ολυμπιακούς Αγώνες, αφού εκείνος συνέθεσε τη μουσική για τους Ολυμπιακούς Αγώνες της Αθήνας το 2004.