Ο Κωνσταντίνος Κτενάς γεννήθηκε στην Αθήνα το 1884 και ήταν μέλος παλαιάς αρχοντικής οικογένειας. Ο πατέρας του ήταν ιδιοκτήτης ενός εκ των μεγαλύτερων εμπορικών καταστημάτων της Αθήνας. 

Ολοκλήρωσε τη βασική του εκπαίδευση στη Βαρβάκειο Σχολή. Ξεκίνησε να σπουδάζει Νομική στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, αλλά στη συνέχεια μετεγγράφηκε στην Φιλοσοφική Σχολή για να σπουδάσει Φυσικές επιστήμες. 

Αποφοίτησε και μετέβη στο εξωτερικό για μεταπτυχιακές σπουδές. Αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο της Λειψίας με διδακτορικό των Φυσικών Επιστημών το 1907 και έκανε την πρακτική του εξάσκηση στη Μεταλλευτική Ακαδημία του Φράιμπεργκ. Το θέμα της διδακτορικής του διατριβής αφορούσε το κρυσταλλοσχιστώδες έδαφος της Σύρου και της Σίφνου.

Επέστρεψε στην Ελλάδα και διορίστηκε το 1908 Υφηγητής της Ορυκτολογίας και Γεωγνωσίας στο Εθνικό Πανεπιστήμιο. 

Το 1912 αντικατέστησε τον Κωνσταντίνο Μητσόπουλο στην έδρα της Ορυκτολογίας και της Πετρολογίας. Την ίδια περίοδο συμμετείχε ως στρατιώτης στον Α΄ Βαλκανικό Πόλεμο, και πολέμησε στη Μάχη του Μπιζανίου. 

Το ακαδημαϊκό έτος 1917-1918 ορίστηκε προσωρινός καθηγητής Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας, αναπληρώνοντας τον πολιτικά διωκόμενο Θεόδωρο Σκούφο. 

Διετέλεσε διευθυντής του Ζωολογικού Μουσείου και του Γεωλογικού και Παλαιοντολογικού Μουσείου το 1918. Επίσης, το 1918 διετέλεσε κοσμήτορας της Σχολής Θετικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Αθηνών.

Ήταν μέλος του διοικητικού Συμβουλίου στο Υπουργείο Εθνικής Οικονομίας και προϊστάμενος της Γεωλογικής Υπηρεσίας του Υπουργείου Συγκοινωνίας. 

Ήταν από τα πρώτα τακτικά μέλη της Ακαδημίας Αθηνών, καθώς και διευθυντής της Υπηρεσίας Δημοσιευμάτων της. 

Το 1931 εξελέγη αντιπρόεδρος του Διεθνούς Ηφαιστειολογικού Ομίλου. 

Το επιστημονικό του έργο περιστρέφεται γύρω από τη στρωματογραφία, την τεκτονική, την πετρογραφία, την ηφαιστειολογία και την μεταλλογένεια της Ελλάδας. Την περίοδο 1925-1928 παρακολούθησε την ηφαιστειακή δραστηριότητα στη Σαντορίνη. 

Απεβίωσε το 1935 στην Αθήνα.