Kleinow založil skupinu v roce 1968 společně s Chrisem Hillmanem (Byrds) a Gramem Parsonsem. Spolupracoval také s Johnem Lennonem a Joni Mitchellovou, podle některých publicistů měl velký vliv na slavné Eagles.

Kleinow se věnoval i animaci, speciálním efektům či natáčení reklam. V osmdesátých letech získal cenu Emmy a pracoval také na filmech jako Hvězdné války - Impérium vrací úder nebo Přepadení v pacifiku. S novou kapelou Burrito Deluxe hrál až do chvíle, kdy mu to znemožnila jeho vážná nemoc.