Кай Буман родился в 1961 году в Берлине. Его театральная карьера началась с 1986 года, когда он стал концертмейстером в Тире. Три года спустя он переехал во Фрайбург. В 1989 году он стал первым капельмейстером в Государственном театре в Детмольде, где в сезоне 1992/93 был художественным руководителем. В эти годы ему довелось работать над широким спектром оперного репертуара - от опер Моцарта до таких сочинений, как "Лулу", "Саломея" и "Леди Макбет Мценского уезда".
В 1994 году Буман получил Вторую премию на конкурсе дирижёров в Женеве. В сезоне 1996/97 он был приглашён в Государственную оперу Висбадена. С 1997 по 1998 был главным дирижёром Государственной капеллы Кракова. В 1998 году Буман дебютировал с "Волшебной флейтой" в Немецкой опере Берлина, где дирижировал до 2003 года.
После успешного дебюта в 2003 году с "Фальстафом" Верди  в Варшавской камерной опере его пригласили туда на должность музыкального руководителя, которую дирижёр занимал до 2013 года. В эти десять лет помимо опер в центре его внимания был почти весь симфонический репертуар Моцарта. Также Буман тесно сотрудничал с барочным оркестром Варшавской камерной оперы - ими были исполнены сочинения от Монтеклера до ранних симфоний Бетховена и Шуберта.
С 1998 года Кай Буман - художественный руководитель и главный дирижёр Швейцарского молодёжного оркестра (SJSO). Оркестр берётся за серьёзный симфонический репертуар (Брукнер, Малер, Штраус и Шостакович). Со Швейцарским молодёжным оркестром Буман провёл успешные гастроли в Польше, Словакии, Шотландии и Вене.
С сезона 2008/09 до лета 2012 года Буман был главным дирижёром Филармонии Гданьска (Здесь он продирижировал всеми симфониями Малера, а также некоторыми симфониями Бетховена, Брамса, Шостаковича). С сезона 2013/14 Буман является первым приглашённым дирижёром Филармонии города Лодзь.
Кай Буман преподаёт дирижирование в Музыкальной академии Гданьска.