Perrault nasceu e morreu em Paris. Além de sua influente arquitetura, tornou-se bem conhecido por sua tradução dos dez livros de Vitruvius, a única obra romana sobrevivente sobre arquitetura, para o francês, escrita por instigação de Colbert, e publicada, com as anotações de Perrault, em 1673. O seu tratado sobre as cinco ordens clássicas de arquitectura foi seguido em 1683. Como médico e filósofo natural formado em medicina pela Universidade de Paris, Perrault tornou-se um dos primeiros membros da Academia Francesa de Ciências quando foi fundada em 1666.
Um comitê comissionado por Luís XIV, o Petit Conseil, composto por Luís Le Vau, Charles Le Brun e Perrault, desenhou a fachada leste do Louvre. Foi iniciada em 1668 e quase concluída em 1680, altura em que Luís XIV abandonou o Louvre e concentrou a sua atenção no Palácio de Versalhes. A ala por detrás da fachada leste só foi terminada no século XIX, com o advento de Napoleão. O desenho definitivo da fachada leste é atribuído a Perrault, que fez as alterações finais necessárias para acomodar uma decisão de duplicar a largura da ala sul.
A fachada leste, dividida em cinco partes, é uma solução típica do classicismo francês. O carácter simples da cave do rés-do-chão faz disparar as colunas coríntias pareadas, modeladas estritamente de acordo com Vitruvius, contra um vazio sombrio, com pavilhões nas extremidades. Pouco do que se poderia chamar barroco pode ser identificado no seu classicismo frio que remonta ao século XVI. A participação de Perrault no seu projeto estabeleceu sua reputação como arquiteto.
Perrault também construiu um Observatório, a igreja de St-Benoît-le-Bétourné, projetou uma nova igreja de Ste-Geneviève, e ergueu um altar na Igreja dos Pequenos Padres, tudo em Paris. O desenho do Perrault para um arco triunfal na Rua St-Antoine foi preferido aos desenhos concorrentes de Le Brun e Le Vau, mas foi executado apenas parcialmente em pedra. Quando o arco foi derrubado no século XIX, descobriu-se que o engenhoso mestre tinha concebido um meio de tal modo entrelaçar as pedras, sem argamassa, que se tinha tornado uma massa inseparável.
Além disso, ele deu uma valiosa contribuição na acústica. O seu tratado sobre som fazia parte do livro Oeuvres diverses de Physique et de Mecanique. Em seu último livro, ele trata de assuntos como mídia sonora, fontes de som e receptores de som. Na acústica musical, ele notou a importância da vibração na consonância e na dissonância. Seu estudo “De la Musique des Anciens”, nas Oeuvres diverses, discutiu como as combinações de notas produzem harmonia. Também contém exames críticos de manuscritos antigos sobre música europeia.
O seu irmão, Charles Perrault, é lembrado como o reteller clássico da velha história de Cinderela entre outras fábulas.