В детстве проявлял способности к музыке и математике, посещал курсы высшей математики в Лионе, но в 1942 году поступил в Парижскую консерваторию в класс Оливье Мессиана, затем частным образом изучал серийную и додекафонную технику композиции у Рене Лейбовица, ученика Арнольда Шёнберга. Первые сочинения Булеза, отмеченные влиянием Новой венской школы — Сонатина для флейты, Соната для фортепиано.
В 1948 году по рекомендации Артюра Онеггера получил место дирижёра в театре Мариньи, где руководил постановками современных французских авторов.
Мировую известность композитору принесли кантата «Солнце вод» и Вторая фортепианная соната, впервые исполненная самим автором в Дармштадте в 1952 году.
В середине 1950-х годов Булез обратился к написанию статей об эстетике и технике композиции, вёл активную преподавательскую деятельность, не прекращая сочинять. Композитор экспериментировал с электронной, конкретной и микрохроматической музыкой, с 1974 по 1991 был председателем института IRCAM, занимающегося исследованиями в области акустики и современной музыки.
Булез в разные годы руководил филармоническими оркестрами Кливленда и Нью-Йорка, симфоническим оркестром BBC. Основу репертуара Булеза составляют сочинения композиторов XX века (причём некоторых значительных авторов, например Пауля Хиндемита, Прокофьева и Шостаковича, Булез принципиально обходит своим вниманием).
Среди осуществлённых студийных и концертных аудио- и видеозаписей — произведения Белы Бартока (в том числе все сценические произведения и инструментальные концерты), Альбана Берга (в том числе обе оперы), Лучано Берио, Харрисона Бёртуистла, Эдгара Вареза, Антона Веберна (полное собрание сочинений), Жерара Гризе, Клода Дебюсси, Поля Дюка, Фрэнка Заппы, Эллиота Картера, Яниса Ксенакиса, Дьёрдя Куртага, Дьёрдя Лигети, Густава Малера (полный цикл симфоний), Оливье Мессиана, Мориса Равеля, Альбера Русселя, Александра Скрябина, Игоря Стравинского, Мануэля де Фальи, Арнольда Шёнберга, Кароля Шимановского, Рихарда Штрауса и свои собственные, из композиторов XVIII-XIX веков — некоторые сочинения Гектора Берлиоза, Иоганнеса Брамса («Немецкий реквием»), Антона Брукнера (симфонии № 5, 7—9), Рихарда Вагнера («Кольцо Нибелунга» — полный цикл, «Парсифаль», «Трапеза апостолов», «Фауст-увертюра», «Пять стихотворений Матильды Везельдонк», «Зигфрид-идиллия» и др.), Вольфганга Амадея Моцарта, Роберта Шумана.
Булез выступал также как хоровой дирижер, в частности, записал на фирме Sony собрание произведений Арнольда Шёнберга для хора a capella.
Лауреат Премии Гравемайера (2001, за пьесу Sur Incises, написанную к 80-летию Пауля Захера).
По результатам опроса, проведённого в ноябре 2010 года британским журналом о классической музыке BBC Music Magazine среди ста дирижёров из разных стран, среди которых такие музыканты, как Колин Дэвис (Великобритания), Валерий Гергиев (Россия), Густаво Дудамель (Венесуэла), Марис Янсонс (Латвия), Пьер Булез занял девятое место в списке из двадцати наиболее выдающихся дирижёров всех времён.
Другие призы и премии:
1945 - Нотации / Notations для фортепиано
1946 - Соната для фортепиано No. 1
1946/51/88–89 - Свадебный ли / Le visage nuptial (soprano, alto, female chorus and orchestra)
1947-1948 - Соната для фортепиано No. 2 (1947–48)
1948/50/58/65 - Солнце вод / Le soleil des eaux (soprano solo, mixed choir, orchestra)
1948–49 - Книга для квартета / Livre pour quatuor (string quartet)
1951 - Полифония скрещения / Polyphonie X
1951 - Структуры для двух фортепиано. Тетрадь I / Structures, Livres I
1953–55 - Молоток без Мастера / Le marteau sans ma?tre (alto, alto flute, guitar, vibraphone, xylorimba, percussion and viola на стихи Рене Шара)
1955–57/63 ... - Соната для фортепиано No. 3 (Unfinished: only two of the five movements have been published in final form.)
1957-1989 - Складка за складкой / Pli selon pli для сопрано и оркестра из 5-ти произведений:
- Дар / Don
- Импровизация I на Малларме
- Импровизация II на Малларме
- Импровизация III на Малларме
- Гробница / Tombeau
1957-68 - Фигуры, дубли, призмы / Figures, doubles, prismes для большого оркестра
1965 - Осколок / ?clat для 15-ти инструментов
1961-1968 - Области / Domaines для кларнета соло
1961-1968 - Области / Domaines для кларнета и 21 инструментов
1970 - Каммингс - это поэт / Cummings ist der Dichter для 16ти солистов и 24 инструментов
1972 - ...неподвижно-взрывающаяся... / ...explosante-fixe... (first version for flute, clarinet and trumpet, 1972; second version for octet and electronics, 1973–74; third version for vibraphone and electronics, 1985; fourth version for MIDI-flute, chamber orchestra and electronics, 1991–93)
1974-1975 - Ритуал памяти Бруно Мадерны / Rituel: In Memoriam Bruno Maderna для оркестра из восьми групп
1976-1977 - Эскиз письма (Посланиэскиз) / Messagesquisse для виолончели соло и 6ти виолончелей
1978-1999-... - Нотации / Notations версия для оркестра
1980-1984 - Репонс (Ответ) / R?pons (two pianos, harp, vibraphone, glockenspiel, cimbalom, orchestra and electronics)
1982-1985 - Диалог двух теней / Dialogue de l'ombre double для кларнета и электроники
1984 - Отклонение I / D?rive 1 для 6ти исполнителей
1988-2006 - Отклонение II / D?rive 2 для 11ти исполнителей
1991... - Антемы I / Anth?mes 1 для скрипки соло
1996-1998 - На Монограммы / Sur Incises для 3-х фортепиано, 3-х арф и 3-х испонителей на ударных
1985-1995 - Диалог двух теней / Dialogue de l'ombre double транскрипция для фагота и электроники
1998 - Антемы II / Anth?mes 2 для скрипки и электроники
2005 - Une page d’?ph?m?ride для фортепиано