Jan Croonenbroeck stammt aus Münster und studierte bereits während seiner Schulzeit an der Hochschule für Musik Detmold Orgel bei Prof. Tomasz Adam Nowak. Orchesterleitung studierte er ebenda bei Prof. Karl-Heinz Bloemeke und vertiefte seine Ausbildung bei Prof. Per Borin an der Hochschule für Musik und Darstellende Kunst in Stuttgart. Er war Stipendiat des Richard-Wagner-Verbands Münster und der Bischöflichen Studienförderung Cusanuswerk.

Als Organist und Liedbegleiter gewann Jan Croonenbroeck zahlreiche Wettbewerbe und wirkte bei einigen CD-Einspielungen mit. Wichtige Impulse erhielt er durch Meisterkurse unter anderem bei Thierry Escaich (Orgelimprovisation), Axel Bauni, Till Fellner und András Schiff (Klavier/Liedbegleitung) sowie Sylvain Cambreling und Tilo Lehmann (Orchesterleitung).

Sein Debüt als Operndirigent gab er 2012 im Rahmen einer Detmolder Hochschulproduktion von Otto Nicolais Die lustigen Weiber von Windsor. Am Wilhelma-Theater Stuttgart dirigierte er Aufführungen von Le nozze di Figaro und Carmen. Weitere Erfahrungen sammelte der junge Dirigent am Pult der Philharmonie Südwestfalen, der Württembergischen Philharmonie Reutlingen, der Stuttgarter Philharmoniker und der Nürnberger Symphoniker.

Von 2013 bis 2017 war Jan Croonenbroeck Repetitor an der Oper Stuttgart. Dort übernahm er die Musikalische Leitung von Gion Antoni Derungs' a capella-Oper Benjamin. Gastverpflichtungen führten ihn zu Pablo Heras-Casado beim Lucerne Festival, Sir Simon Rattle bei den Festspielen Baden-Baden, zu Ingo Metzmacher und zum Rundfunkchor Berlin sowie zum Hawaii Opera Theatre und an die Staatoper Unter der Linden Berlin. Eine regelmäßige Zusammenarbeit verbindet ihn mit Frieder Bernius und dem Kammerchor Stuttgart. Darüber hinaus ist er musikalischer Leiter des 2016 gegründeten Ensembles Seicento Vocale, das sich dem Repertoire des 17. Jahrhunderts verschrieben hat.

Für die Spielzeit 2017/18 war Jan Croonenbroeck Solorepetitor mit Dirigierverpflichtung am Bayerischen Staatstheater Nürnberg, wo er Aufführungen von Verdis La Traviata, Tschaikowskis Der Nussknacker sowie Familienkonzerte dirigierte. Als Repetitor betreute er unter anderem die Neueinstudierungen von Lehárs Die lustige Witwe, Zimmermanns Die Soldaten sowie Monteverdis Il ritorno d'Ulisse in patria. Im Sommer 2018 assistierte er Christian Thielemann bei der Einstudierung von Lohengrin bei den Bayreuther Festspielen.

Seit Beginn der Spielzeit 2018/2019 ist Jan Croonenbroeck Studienleiter mit Dirigierverpflichtung am Staatstheater Darmstadt, seit 2019/2020 ist er zudem Kapellmeister.