Après une première carrière d’instituteur spécialisé débutée en 1974 puis de psychologue scolaire, Pierre Barrouillet a soutenu une thèse de doctorat en psychologie à l’Université Paris V René Descartes en Février 1991 et rejoint la même année l’Université de Bourgogne et le Laboratoire d’Étude de l’Apprentissage et du Développement (LEAD-CNRS) en tant que maître de conférences en psychologie du développement. Promu au rang de professeur en 1998 dans la même université, il est nommé en 2006 professeur ordinaire de psychologie du développement à l’Université de Genève.

Spécialisé initialement dans l’étude du développement du raisonnement, il a rapidement étendu son champ de recherche vers la cognition numérique ainsi que l’étude de la mémoire de travail, développant avec sa collègue Valérie Camos, aujourd’hui professeure ordinaire à l’Université de Fribourg, le time-based resource-sharing model (TBRS) qui compte parmi les quatre principaux modèles actuels de mémoire de travail. Outre la publication de plus d’une centaine d’articles et l’édition de nombreux ouvrages, il a avec Valérie Camos publié Working memory : Loss and reconstruction et Working memory in Development, ouvrages qui proposent une vision novatrice de la mémoire de travail et de son développement.

Parallèlement à ces activités de recherche et d’enseignement, Pierre Barrouillet a siégé dans de nombreuses instances nationales et internationales d’évaluation de la recherche, telles que le Comité National du CNRS en France ou le panel d’évaluation du European Research Council, et a été éditeur associé de revues scientifiques prestigieuses comme le Journal of Experimental Psychology : Learning, Memory and Cognition et le Journal of Experimental Psychology :General et membre du bureau éditorial de nombreuses autres revues dont Developmental Review, Psychological Science, Cognitive Development ou encore Thinking and Reasoning. Il est depuis 2015 président de la Commission de Recherche de l’Université de Genève. Enfin, il fut directeur des Archives Jean Piaget de 2006 à 2019.