พงษ์ธวัชเกิดเมื่อวันที่ 27 มกราคม พ.ศ. 2511 เป็นบุตรชายคนเดียวในจำนวนพี่น้องทั้ง 8 คน ในวัยเด็กเขาช่วยแม่ขายข้าวราดแกงรถเข็นที่ซอยสุขุมวิท จนใน พ.ศ. 2524 ครอบครัวได้กู้เงินให้เขาไปเรียนภาษาอังกฤษที่กรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ โดยต้องทำงานพิเศษควบคู่ไปกับการเรียน เริ่มต้นจากการล้างจาน ก่อนเป็นพนักงานเสิร์ฟ และเข้าช่วยเชฟใหญ่ จนเมื่อช่วงที่ผู้ช่วยเชฟขาดงาน เขาก็ได้รับชวนให้เป็นผู้ช่วยเชฟใหญ่ ผู้จัดการเสนอให้เขาไปเรียนทำอาหารมาก่อนทำหน้าที่เชฟ แต่ระหว่างเรียนเขาประสบอุบัติเหตุถูกรถมอเตอร์ไซค์เฉี่ยวชน และพักรักษาในโรงพยาบาลหลายสัปดาห์ เป็นเหตุให้หมดสิทธิ์สอบและเรียนไม่จบ จากนั้นเขาเดินทางไปช่วยพี่สาวทำร้านอาหารที่ประเทศออสเตรเลีย ช่วงนี้เขาได้มีโอกาสฝึกฝนการทำอาหาร พร้อมตระเวนเป็นเชฟตามที่ต่าง ๆ ตั้งแต่ประเทศออสเตรเลียไปจนถึงประเทศฝรั่งเศส

เมื่อเดินทางกลับประเทศไทย ได้เป็น Demi-Chef ของโรงแรมโฟร์ซีซันส์ด้วยฐานเงินเดือน 8,000 บาท และในปี พ.ศ. 2538 เขาได้เข้าแข่งขันในรายการ International Cooking Competition และสามารถเอาชนะเชฟจากประเทศสิงคโปร์ได้ด้วยคะแนน 41.5 - 40 คะแนน[ต้องการอ้างอิง] หลังจากนั้นเขาก็ได้แสดงฝีมือจนกระทั่งได้รับการแต่งตั้งให้เป็น Executive Chef ประจำโรงแรมโฟร์ซีซันส์ นับเป็นชาวไทยคนแรกที่ได้รับตำแหน่ง Executive Chef ในโรงแรม 5 ดาวในประเทศไทย[ต้องการอ้างอิง] เชฟเอียนประจำอยู่ที่โรงแรมนี้เป็นเวลา 11 ปีแล้วจึงลาออก และได้เดินทางไปเปิดร้านของตัวเองที่นครนิวยอร์ก สหรัฐ ในชื่อร้าน "Kittichai Restaurant" และได้รับการยกย่องผ่านนิตยสาร Conde' Nast Traveller ให้เป็นร้านอาหารที่ดีที่สุดในนครนิวยอร์ก[ต้องการอ้างอิง] ได้รับรางวัลร้านอาหารที่ดีที่สุดในเอเชียประจำปี พ.ศ. 2548[ต้องการอ้างอิง] และปัจจุบันได้ขยายสาขาไปยังมุมไบ ประเทศอินเดีย, บาร์เซโลนา ประเทศสเปน รวมถึงกรุงเทพมหานครด้วย

ปัจจุบันเขาเปิดบริษัท Cuisine Concept ให้คำแนะนำปรึกษาด้านธุรกิจร้านอาหารและการทำอาหาร เป็นที่ปรึกษาร้านอาหารที่ประเทศพม่า และยังเปิดร้านอาหารในนิวยอร์ก 5 สาขา, ร้านอาหารภายในรีสอร์ท เวิลด์ เซ็นโตซ่า ประเทศสิงคโปร์, ร้านอาหารภายในประเทศหลายแห่ง และมีแผนจะเปิดร้านอาหารในประเทศเนเธอร์แลนด์อีกไม่ต่ำกว่า 10 สาขา[1][2][3]

ในปี พ.ศ. 2554 เขาได้ถูกเลือกให้เป็นเชฟกระทะเหล็กอาหารตะวันตก แนวอินโนเวทีฟ ประจำรายการเชฟกระทะเหล็ก ประเทศไทย และในปี พ.ศ. 2560 ได้เป็นกรรมการประจำรายการมาสเตอร์เชฟไทยแลนด์[4]

ด้านชีวิตส่วนตัว ได้เข้าพิธีสมรสกับนางสาวซาร่าห์ ชาง ชื่อปัจจุบันคือนางซาร่าห์ เฉลิมกิตติชัย หญิงสาวชาวฮ่องกง