Mit Wirkung vom 1. Februar 2007 hat der Aufsichtsrat der Volkswagen AG Winterkorn zusätzlich die Verantwortung für das Ressort „Konzern Forschung und Entwicklung“ übertragen. Zum gleichen Zeitpunkt übernahm er in Personalunion den Vorsitz des Markenvorstands Volkswagen. Mit Wirkung zum 25. November 2009 ist Winterkorn zu seinen bisherigen Funktionen in den Vorstand der Porsche Automobil Holding SE, Stuttgart, eingetreten. Er hat dort die Position des Vorsitzenden des Vorstands der Gesellschaft übernommen.
Winterkorn wurde am 24. Mai 1947 in Leonberg (Deutschland) geboren. Er studierte von 1966 bis 1973 Metallkunde und Metallphysik an der Universität Stuttgart. Von 1973 bis 1977 war Winterkorn Doktorand am Max-Planck-Institut für Metallforschung, wo er 1977 promovierte.
Seine berufliche Laufbahn begann Winterkorn 1977 als Fachreferent im Forschungsbereich „Verfahrenstechnik“ bei der Robert Bosch GmbH. Von 1978 bis 1981 war er als Leiter der Kältemittelverdichter-Entwicklungsgruppe „Stoffe und Verfahren“ bei der Robert Bosch GmbH und der Bosch-Siemens-Hausgeräte GmbH tätig.
1981 begann Winterkorn bei der AUDI AG als Assistent des Vorstands für Qualitätssicherung. Zwei Jahre später übernahm er die Leitung der „Messtechnik/Bemusterung und Prüflabor“ bei Audi. Anfang 1988 wurde er Bereichsleiter der „Zentralen Qualitätssicherung“, 1990 Leiter der Audi Qualitätssicherung.
1993 wurde Winterkorn Leiter der „Konzern-Qualitätssicherung“ der Volkswagen AG und im März 1994 zum Generalbevollmächtigten der Volkswagen AG bestellt. Von Juni 1995 an war er zusätzlich für das Volkswagen Konzern-Produktmanagement verantwortlich. Im Januar 1996 übernahm Winterkorn die Funktion des Markenvorstands für die „Technische Entwicklung“ der Marke Volkswagen. Von Juli 2000 an war er Mitglied des Vorstands der Volkswagen AG für den Geschäftsbereich „Forschung und Entwicklung“.
Winterkorn war seit 1. März 2002 Vorsitzender des Vorstands der AUDI AG. Darüber hinaus übernahm Winterkorn zum 1. Januar 2003 die Verantwortung für den Geschäftsbereich Technische Entwicklung der AUDI AG. In seiner Eigenschaft als Vorstandsvorsitzender der AUDI AG war Winterkorn Mitglied des Vorstands der Volkswagen AG.
2003 wurde Winterkorn der Titel eines Honorarprofessors der Technischen und Wirtschaftswissenschaftlichen Universität Budapest verliehen. Zum 1. August 2004 wurde er zum Honorarprofessor an der Technischen Universität Dresden für das Fachgebiet „Leichtbauwerkstoffe im Fahrzeugbau“ bestellt. Am 18. Juli 2007 erhielt Winterkorn den Ehrenprofessortitel der Tongji-Universität in Shanghai, zu der Volkswagen seit Jahren enge wissenschaftliche Kontakte unterhält. Am 6. Mai 2011 wurde Winterkorn mit einem Ehrendoktortitel (Dr.-Ing. E. h.) der Technischen Universität Chemnitz ausgezeichnet.