Pier Luigi Luisi ha conseguito la laurea in chimica con lode presso la Scuola Normale Superiore di Pisa, in Italia. Ha svolto diversi post doc in giro per il mondo tra cui USA, Svezia e Unione Sovietica dove ha anche svolto un importante lavoro presso l'Istituto dei Composti Macromolecolari di San Pietroburgo (allora noto come Leningrado). Questa precoce esposizione alla ricerca scientifica di alto livello ha plasmato il suo successivo percorso professionale. Dopo la laurea, si è trasferito a Eugene, nell'Oregon, negli Stati Uniti, dove ha trascorso due anni lavorando nel campo della biologia molecolare, concentrandosi principalmente sull'enzimologia, in particolare sullo studio dell'alcol deidrogenasi.

La maggior parte della sua attività scientifica, durata 35 anni, si è svolta a Zurigo, in Svizzera, presso il Politecnico Federale (ETH Zurich, ETHZ). È stato all'ETHZ che è diventato professore di scienze macromolecolari presso l'Istituto dei Polimeri, un'istituzione che ha co-fondato con i professori Pino e J. Meissner. Il suo lavoro durante questo periodo si è concentrato sui biopolimeri, esplorando argomenti quali l'enzimologia micellare, la biochimica dei liposomi e le vescicole giganti. Si è anche dedicato intensamente allo studio dell'origine della vita, che è culminato nel suo libro The Emergence of Life. Inoltre, la sua ricerca sull'autopoiesi, in particolare in collaborazione con Francisco Varela, ha svolto un ruolo significativo nel progresso della teoria dei sistemi nelle scienze biologiche.

Luisi è poi passato all'Università Roma Tre, dove ha continuato la sua carriera accademica come professore di biochimica. Durante questo periodo, ha sviluppato un vivo interesse per la visione sistemica della vita, che sottolinea l'interconnessione e la complessità dei sistemi biologici. Il suo lavoro con Fritjof Capra, in particolare il libro The Systems View of Life, ha cercato di promuovere una comprensione multidisciplinare della realtà, particolarmente pertinente per affrontare le sfide ecologiche contemporanee.

Oltre al suo lavoro scientifico, Luisi ha contribuito a un più ampio dialogo culturale e filosofico. È diventato membro del Mind and Life Institute, un'organizzazione fondata dal Dalai Lama e da Francisco Varela, con l'obiettivo di colmare il divario tra la prospettiva occidentale e quella buddista sulle scienze della mente. Il suo coinvolgimento in questa iniziativa ha portato alla pubblicazione del suo libro Mind and Life, in cui ha esplorato l'intersezione tra scienza e spiritualità.

Luisi è anche un prolifico autore di narrativa, principalmente in italiano, con opere degne di nota quali All'ombra dei ficchi d'India, Le cinque porte della felicità e I lampi tranquilli della mente. Ha scritto anche diversi libri per giovani adulti, come ClaudiTam, L'isola degli animali che non ci furono e Ed è subito giovedì. Quest'ultimo affronta le sfide che i giovani devono affrontare nel prendere decisioni sul loro futuro, in particolare in relazione all'istruzione superiore e alle scienze.

Nel 1985, mentre era ancora all'ETHZ, Luisi ha fondato la Cortona Week, una scuola estiva interdisciplinare che continua ancora oggi. La Cortona Week si basa sulla visione sistemica della vita e mira a fornire un'alternativa agli approcci riduzionistici spesso prevalenti nella scienza contemporanea. Questa iniziativa è rimasta una parte fondamentale della sua eredità, promuovendo un approccio più olistico e integrativo alla ricerca scientifica.