Zainteresowanie aleatoryzmem zaowocowało utworem Klavierstücke XI, zapisanym na jedenastu stronach układanych w dowolnym porządku; wykonanie tego utworu polegało na przypadkowym wybraniu jednego z fragmentów, zagraniu go, a następnie uwzględnieniu zaznaczonych na jego końcu dynamiki i artykulacji przy graniu następnego przypadkowo wybranego fragmentu; utwór kończył się po trzykrotnym zagraniu tego samego fragmentu, choćby nawet pewne fragmenty nie były zagrane ani razu.
Z czasem Stockhausen wprowadza do swych przedstawień elementy tańca, dramatu oraz aktów multimedialnych. Do najbardziej ekstrawaganckich pomysłów muzycznych można zaliczyć utwór Helikopter String Quartet na kwartet smyczkowy i cztery śmigłowce, w którym każdy instrumentalista kwartetu gra na pokładzie latającego śmigłowca, a dźwięk przekazywany jest do słuchaczy znajdujących się na murawie za pomocą wzmacniaczy i głośników. Stockhausen jest także jednym z tych artystów, za których sprawą dokonała się nobilitacja muzyki mechanicznej (część muzyki na jego koncertach na żywo odtwarzana była z taśmy w formie tzw. playbacku).