An der Robert-Schumann-Musikhochschule in Düsseldorf, wo er schon 1996 als Dipl. Toningenieur abschloss, erhielt Kai Tietje 1999 seinen künstlerischen Abschluss im Dirigieren mit Auszeichnung. Von 2000-2008 war er am Gelsenkirchener Musiktheater im Revier als Kapellmeister für viele Einstudierungen von Opern, Operetten und Musicals (u.a. »Der Barbier von Sevilla«, »Die Fledermaus«, »Crazy For You«, »Strike Up The Band«, »Anything Goes« und »Nullvier«) verantwortlich. Danach wechselte er ans Theater Nordhausen, leitete in dieser Zeit aber auch die Musicals »Silk Stockings« und »Sweet Charity« am Staatstheater Nürnberg, in Dortmund Evita und am Staatstheater Kassel »South Pacific«. 2010–2012 wirkte er bei den Vereinigten Bühnen Wien (»Tanz der Vampire«, »Ich war noch niemals in New York», »Sister Act«) und brachte bei den Bad Hersfelder Festspielen »Anatevka« sowie Sunset Boulevard am Theater Hof heraus. Von 2012 bis 2015 war er Musikalischer Leiter der Musicalsparte am Landestheater Linz und dort für alle Produktionen (»Les Miserables«, »Showboat«, »Company«, «The Who’s Tommy«, »Hexen von Eastwick«, »Honk!«, »The Wiz«, »Next To Normal« u.a.) musikalisch verantwortlich. Seit 2014 ist er ständiger Gastdirigent an der Komischen Oper Berlin (»Clivia«, »Arizona Lady«, «Heute Nacht oder nie«). 2015/16 erstellte und leitete er das Musical »Io senza te« im Theater 11 in Zürich. Über seine Dirigier- und Leitungsfunktion hinaus verfasste Kai Tietje zahlreiche Stückbearbeitungen und Orchesterarrangements, darunter diverse Arrangements für die Komische Oper Berlin, die Vereinigten Bühnen und die Volksoper Wien, das Theater Basel und die Staatsoper Hannover.