Après des études au lycée Henri-IV de Paris, Philippe Perrot obtient son agrégation d'histoire en 1972. Sa carrière universitaire commence à l'Université Paris-XIII (Vincennes) où il devient maître de conférences en histoire moderne et contemporaine et au Centre national de la recherche scientifique (CNRS).
En 1980, il soutient sa thèse de doctorat intitulée « Les Origines intellectuelles du totalitarisme », qui sera publiée deux ans plus tard. Il publie ensuite plusieurs ouvrages consacrés à l'histoire du XXe siècle, dont « Histoire culturelle et société en France de 1870 à nos jours » (1995) et « L'Extermination des Juifs de France » (2006).
En 1993, Philippe Perrot est élu professeur d'histoire contemporaine à l'Université Paris-VIII. En 2004, il devient professeur d'histoire culturelle et intellectuelle à l'École des hautes études en sciences sociales (EHESS).
En parallèle de sa carrière universitaire, Philippe Perrot est membre du Comité historique des sciences et techniques, du Comité national consultatif pour les questions juives et du Conseil scientifique de la Mémorial de la Shoah. Il a également écrit pour le quotidien Le Monde, le mensuel L'Histoire et le magazine Politique Hebdo.
Philippe Perrot est connu pour ses travaux sur l'histoire culturelle, les mouvements artistiques et intellectuels de la fin du XIXe siècle et du début du XXe siècle ainsi que pour ses contributions à l'étude de l'histoire de la Shoah. Son œuvre lui a valu des prix littéraires tels le Grand Prix Gobert en 1985, le Grand Prix de la Fondation Napoleon en 1990 et le Grand Prix de la Critique de l'Académie française en 2007.