Перель родился в Свердловске. В 1938 году в результате сталинских репрессий потерял отца.
В 1950 окончил физический факультет ЛГУ. Перель был одним из лучших студентов, что отмечал В. А. Фок, но из-за проходившей в те годы кампании по «борьбе с космополитизмом» был направлен по распределению работать школьным учителем в Петрозаводск. После смерти Сталина в 1953 году был допущен к работе в Карело-Финском государственном университете им. Куусинена, где защитил кандидатскую диссертацию по физике плазмы.
С 1956 начал сотрудничать с руководимой Л. Э. Гуревичем группой физиков-теоретиков в ЛФТИ, перешёл на работу туда в 1958 году и продолжал работать в ФТИ им. А. Ф. Иоффе до конца жизни. С 1991 года до конца жизни был главным редактором журнала «Физика полупроводников» и возглавлял группу физики полупроводников в ФТИ им. А. Ф. Иоффе. Одновременно преподавал в Ленинградской военно-инженерной академии им. В. Ф. Можайского и (с 1973 года) в ЛЭТИ.
Перель развил свой стиль теоретической работы, основанный более на физической интуиции, нежели на математическом формализме. Этот стиль был воспринят его коллегами и учениками и значительно повлиял на сообщество физиков Ленинграда — Санкт-Петербурга.
Перель скончался 11 октября 2007 года от сердечного приступа.
Ранние работы, выполненные совместно с Олегом Константиновым, посвящены геликонам в металлах (они были предсказаны ими в 1960), когерентности атомных состояний при излучении и поглощении света газами, поляризации света в полупроводниках. В 1970-х и начале 1980-х работал над изучением оптических процессов и процессов переноса в полупроводниках, связанных со спином, — предмет этих исследований впоследствии обрёл популярность под названием «спинтроника». Внёс большой вклад в изучение процессов рекомбинации в полупроводниках (открыл рекомбинационные волны, развил теорию безызлучательной рекомбинации) и совместно со своими коллегами написал монографии на эту тему.