Родился в еврейской семье Хьюго Перуца (сефардского происхождения) и Адель Годсмит. Учился в Венском университете (1932—1936), затем переехал в Кембридж (Великобритания), где работал над диссертацией в Кавендишской лаборатории под руководством Джона Бернала и Уильяма Брэгга. Степень доктора философии (PhD.) присвоена в 1940 году за выполнение работы по исследованию гемоглобина. В 1942 году женился, а в 1944 и 1949 годах стал отцом двоих детей, которые впоследствии также делали карьеру в науке (Вивьен — искусствовед, Робин Перуц — профессор химии).
Во время Второй мировой войны вместе с другими лицами немецкого и австрийского происхождения по приказанию У.Черчилля был выслан в Канаду. Впоследствии как специалист-кристаллограф участвовал в секретных проектах по созданию в Атлантическом океане плавучей военно-воздушной базы на основе из пайкерита, и после войны некоторое время продолжал работы в области гляциологии.
Руководил группой молекулярной биологии Медицинского научно-исследовательского совета (1947—1962). В 1962-1976 годах заведующий лабораторией молекулярной биологии Кембриджского университета. В 1950-х годах усовершенствовал метод рентгеноструктурного анализа дифракции, наблюдаемой на белковых кристаллах, применив кристаллизацию в присутствии солей тяжелых металлов. Это позволило впервые в мире получить данные о пространственной структуре белка, в качестве которого Перуц применил гемоглобин. За эту работу вместе с Джоном Кендрю был удостоен Нобелевской премии. Впоследствии метод Перуца был применен к анализу структуры десятков тысяч других белков. В 1980-х годах Перуц заложил основы анализа взаимодействия белков с низкомолекулярными соединениями, на которых теперь строят дизайн лекарственных препаратов в фармацевтической индустрии.
С конца 1950-х годов Перуц продолжал изучение функционирования гемоглобина, добиваясь определения особенностей структуры молекулы в отсутствие и в присутствии кислорода. К 1970-м годам эта задача в принципе была решена, но понадобилось еще двадцать лет, чтобы проверить и уточнить выводы о молекулярном механизме активности гемоглобина. Кроме того Перуц исследовал структурные особенности гемоглобина при патологиях. Он рассчитывал, что гемоглобин может быть использован как рецептор для лекарственных препаратов, и что будут найдены способы изменения его структуры при генетических мутациях, например, при серповидноклеточной анемии. Перуц также интересовался изменениями структуры гемоглобина в эволюции, а в последние годы жизни — изменениями структуры белков при болезни Хантингтона и других нейродегенеративных заболеваниях.
Нобелевская премия по химии (1962; совместно с Дж. Кендрю).
Основные работы Перуца по изучению структуры белков с помощью усовершенствованного им метода рентгеноструктурного анализа. Впервые расшифровал пространственное строение молекулы гемоглобина.
Перуц критиковал теории Поппера, Куна и Докинза. Он считал, что взгляды Поппера на развитие науки как генерирование и опровержение гипотез неверны, и что гипотезы не всегда являются необходимыми для научных исследований. По мнению Перуца, теория парадигм Куна также ложна. Докинза и других ученых, занимающих позиции воинствующего атеизма, Перуц упрекал в бестактности и подрыве репутации науки, утверждая, что «даже если мы не верим в Бога, нам следует жить так, как если бы он был».
После террористических актов 11 сентября 2001 года Перуц, выступая против применения военной силы, писал британскому премьер-министру Тони Блэру: