Dorazio studiert ab dem Jahr 1945 Architektur in Rom. Zeitgleich entstehen seine ersten abstrakte Arbeiten. Im Jahr 1947 erhält Dorazio ein Stipendium an der École nationale supérieure des Beaux-Arts in Paris, wo er in Verbindung mit den dort lebenden Künstlern der Moderne tritt. Zur Verbreitung der Avantgardekunst in Italien gründet der Künstler  in Florenz und Rom die Galerie "Age d'Or". Anschließend ist Dorazio verstärkt publizistisch tätig. Sein einjähriger Aufenthalt in den USA macht es ihm möglich, die Bekanntschaft mit den führenden Persönlichkeiten des Abstrakten Expressionismus, wie Marc Rothko, Robert Motherwell und Barnett Newman zu schließen. Zu diesem Zeitpunkt studiert Dorazio darüber hinaus intensiv die Schriften Kandinskys, dessen Theorie über die immateriellen Aspekte der Malerei ihn nachhaltig beeinflussen. Im Jahr 1959 nimmt der Künstler Piero Dorazio an der Documenta II in Kassel teil. Folgend erhält Dorazio einen Lehrauftrag an der University of Pennsylvania, wo er im Jahr 1963 das Institute of Contemporary Art gründet und 1968 zum Professor ernannt wird. In den 60er Jahren schafft er in seinem New Yorker Atelier die ersten, aus Farbbändern aufgebauten Kompositionen, die sein Werk fortan prägen. Zurück in Italien bezieht der Künstler im Jahr 1974 das ehemalige romanische Kloster von Todi in Umbrien. Er gilt als einer der führenden italienischen Künstler der konkreten Farbmalerei. Am 17. Mai 2005 verstirbt Piero Dorazio mit 77 Jahren in Perugia.