A partir de 1945, Piero Dorazio étudie l'architecture à Rome. C'est à cette époque que ces premiers travaux abstraits sont exécutés. En 1947, il reçoit une bourse de l'Ecole nationale supérieure des Beaux-Arts de Paris, où il rentre en contact avec des artistes Modernes, qui vivent alors à Paris. Pendant un an, il s'installe aux Etats-Unis et rencontre les principaux artistes du mouvement de l'Expressionnisme Abstrait : Marc Rothko, Robert Motherwell et Barnett Newman. À ce moment-là, il étudie intensivement les essais de Kandinsky, et notamment ses théories sur les aspects immatériels de la peinture qui l'influencent fortement.

En 1959, Piero Dorazio participe à la documenta II dans Kassel.

Ensuite, il accepte un poste d'enseignant à l'Université de la Pennsylvanie, où il fonde l'Institut d'Art Contemporain en 1963 et il est nommé au grade de professeur en 1968.

En 1960, les premières compositions de rubans d'encres colorées sont exécutées dans son studio à New York, elles domineront son travail tout au long de sa vie. Après son retour en Italie, Piero Dorazio s'installe dans l'ancien cloître roman de Todi en Ombrie.

Piero Dorazio est considéré comme l'un des principaux maîtres italiens de la peinture abstraite au 20ème siècle.

Il est mort à l'âge de 77 ans, le 17 mai 2005 à Pérouse en Italie.