Swoje pierwsze utwory w latach 50. pisał, korzystając z techniki serialnej i punktualizmu (Kontra-Punkte, Kreuzspiel, Klavierstücke). Był również związany z ruchem muzyki konkretnej i elektronicznej. W 1956 skomponował Gesang der Jünglinge (Śpiew młodzianków) – jedno z pierwszych arcydzieł muzyki elektronicznej. Stockhausen eksperymentował także z muzyką konkretną oraz łączył dźwięki elektroniczne z tradycyjnymi instrumentami akustycznymi. Artysta był też zainteresowany kwestiami budowy przestrzeni muzycznej. Utwór Gruppen (1955–1957), skomponowany na trzy rozmieszczone wokół widowni orkiestry, dyrygowane niezależnie przez trzech dyrygentów, grające oddzielnie lub wspólnie w różnych konfiguracjach, stanowił przykład realizacji tychże koncepcji.
Stockhausen ulegał także wpływom kultur pozaeuropejskich, głównie azjatyckich. Wyrazem multikulturowych zainteresowań był m.in. masywny, dwugodzinny utwór, Hymnen, collage z dziesiątków hymnów państwowych przeplatanych muzyką elektroniczną i konkretną.