Perrault se narodil a zemřel v Paříži. Kromě vlivné architektury se proslavil překladem deseti Vitruviových knih, jediného dochovaného římského díla o architektuře, do francouzštiny, který napsal na Colbertův popud a s Perraultovými poznámkami vydal v roce 1673. V roce 1683 následovalo jeho pojednání o pěti klasických architektonických řádech. Jako lékař a přírodovědec s lékařským diplomem z pařížské univerzity se Perrault stal jedním z prvních členů Francouzské akademie věd, když byla v roce 1666 založena.
Východní průčelí Louvru navrhla komise pověřená Ludvíkem XIV, tzv. malá rada, ve složení Louis Le Vau, Charles Le Brun a Perrault. Stavba byla zahájena v roce 1668 a téměř dokončena v roce 1680, kdy Ludvík XIV. již Louvre opustil a zaměřil svou pozornost na palác ve Versailles. Křídlo za východním průčelím bylo dokončeno až v 19. století s příchodem Napoleona. Definitivní podoba východního průčelí je připisována Perraultovi, který provedl poslední úpravy potřebné pro rozhodnutí zdvojnásobit šířku jižního křídla.
Východní průčelí, rozdělené na pět částí, je typickým řešením francouzského klasicismu. Jednoduchý charakter přízemního suterénu staví proti zastíněnému prázdnu párové korintské sloupy, modelované přísně podle Vitruvia, s pavlačemi na koncích. V jeho chladném klasicismu, který se ohlíží do 16. století, lze rozpoznat jen máloco, co by se dalo nazvat barokem. Perraultova účast na jeho návrhu založila jeho pověst architekta.
Perrault také postavil hvězdárnu, kostel St-Benoît-le-Bétourné, navrhl nový kostel Ste-Geneviève a postavil oltář v kostele Malých otců, vše v Paříži. Perraultův návrh triumfálního oblouku na Rue St-Antoine dostal přednost před konkurenčními návrhy Le Bruna a Le Vaua, ale byl jen částečně realizován v kameni. Když byl oblouk v 19. století rozebrán, zjistilo se, že geniální mistr vymyslel způsob, jak kameny spojit bez malty tak, aby tvořily nedělitelnou hmotu.
Kromě toho se zasloužil o cenný přínos v oblasti akustiky. Jeho pojednání o zvuku bylo součástí knihy Oeuvres diverses de Physique et de Mecanique. Ve své pozdější knize pojednává o takových tématech, jako jsou zvuková média, zdroje zvuku a přijímače zvuku. V hudební akustice si všímal významu vibrací na konsonance a disonance. Jeho studie „De la Musique des Anciens“ v Oeuvres diverses pojednávala o tom, jak kombinace tónů dává harmonii. Obsahuje také kritická zkoumání starých rukopisů o evropské hudbě.
Jeho bratr Charles Perrault je připomínán jako klasický vypravěč starého příběhu o Popelce, mimo jiné pohádky.
.