Пнуели получил титул бакалавра в Израильском технологическом институте (Хайфа), а степень доктора философии по прикладной математике в институте Вейцмана в 1967 году. Его диссертация носила название англ. "Calculation of Tides in the Ocean". После работы в качестве постдока при Стэнфордском университете Пнуели вернулся в Реховот. В 1973 году он переехал в Тель-Авив, основал в Тель-Авивском университете факультет информатики и стал его первым деканом. Однако, в 1981 году Пнуели получил профессуру по информатике в институте Вейцмана, и вернулся в свой альма-матер.
С 1999 года Амир Пнуели был профессором Нью-Йоркского университета. В 2007 году он был призван почётным членом в Ассоциацию вычислительной техники.
В течение своей карьеры Пнуели основал две фирмы — Mini-Systems и AdCad. Был женат, имел трёх детей и внука.
Амир Пнуели скончался 2 ноября 2009 года в возрасте 68 лет от кровоизлияния в мозг.