Diplômé de l'École normale supérieure (ENS) en 1969, il a été reçu premier à l'agrégation d'histoire en 1973. Sa carrière académique débute au lycée Louis-le-Grand, puis il est nommé maître de conférences à l'université Paris-Sorbonne en 1982 et devient professeur en 1996.
Parallèlement à sa carrière universitaire, Philippe Coulanges a occupé plusieurs fonctions importantes dans le monde de la recherche. Il est directeur d'études à l'École pratique des hautes études (EPHE) depuis 1984, il dirige également le laboratoire Archéologie et histoire anciennes Méditerranée-Proche Orient (AhaMPO), installé à Aix-en-Provence.
Son domaine de recherche spécifique est l'histoire de la Grèce antique, notamment la période archaïque et classique. Il a notamment travaillé sur les cités grecques d'Athènes et de Syracuse. Philippe Coulanges est également connu pour ses travaux sur les sanctuaires grecs et leurs rites, en particulier le sanctuaire d'Apollon à Delphes.
En 1995, il devient membre correspondant de l'Académie française et, en 2008, membre titulaire. Il est récipiendaire de nombreux prix pour ses travaux, dont le Prix Broquette-Gonin en 1976 et le Grand Prix Gobert en 1984.
Philippe Coulanges a publié de nombreux ouvrages sur la Grèce antique, notamment : "L'Athènes des tyrans" (1974), "La Grèce archaïque" (1986) et "Le monde religieux grec" (2003). Il est également l'auteur de plusieurs émissions pour la chaîne française Arte sur la Grèce antique.
Ainsi, Philippe Coulanges est une figure majeure dans le monde de l'histoire et de l'archéologie, particulièrement en ce qui concerne la Grèce antique.