Pierre-Richard est né dans une grande famille bourgeoise de Valenciennes ; il est le petit-fils de Léopold Defays, qui y était directeur de l'entreprise Escaut-et-Meuse. Son prénom composé lui vient du nom de scène de Pierre Richard-Willm qui était l'acteur préféré de sa mère.
Pierre Richard passe son enfance et une partie de son adolescence dans sa ville natale où il est élève au lycée Henri-Wallon, puis pensionnaire de l’institution Notre-Dame.
Séchant régulièrement les cours pour aller au cinéma, c'est Danny Kaye dans Un fou s'en va-t-en guerre, qui lui révèle sa vocation ; celle-ci étant accueillie avec un enthousiasme modéré par l’entourage familial, il doit apprendre un « vrai métier ». C'est ainsi qu'il mène à bien des études de kinésithérapie, sans pour autant renoncer au monde du spectacle...
À ses débuts, il fait du théâtre avec Antoine Bourseiller tout en se produisant dans des cabarets parisiens (comme l’Écluse) où il joue ses premiers sketches écrits avec Victor Lanoux.
Il débute au cinéma en 1968 avec Alexandre le bienheureux d’Yves Robert. En 1970, il réalise son premier film, Le Distrait, produit par La Guéville, la maison de production d'Yves Robert et de Danièle Delorme, que suivent les Malheurs d’Alfred en 1972, et Je sais rien, mais je dirai tout en 1973. Il retrouve Yves Robert pour tourner Le Grand Blond avec une chaussure noire, ainsi que sa suite, Le Retour du grand blond, tous deux scénarisés par Francis Veber, qui lui confie ensuite le premier rôle du Jouet, son premier long-métrage en tant que réalisateur. Francis Veber et Pierre Richard entament alors, au début des années 1980, une collaboration fructueuse pour trois comédies à succès, La Chèvre, Les Compères et Les Fugitifs, où Pierre Richard partage l'affiche avec Gérard Depardieu. Il revient à la réalisation avec On peut toujours rêver en 1991, et Droit dans le mur en 1997.
Pierre Richard obtient ses plus grands succès dans des rôles de personnages maladroits, souvent lunaires. Lui-même voit une constante dans ses films en tant que réalisateur, comme dans ceux qu'il a tournés pour d'autres : {{citation}}.
Classé, dans les années 1970, comme un comique {{citation}} et {{citation}}, Pierre Richard s'efforce également d'introduire dans les films qu'il réalise et interprète un aspect {{citation}}, qu'il s'agisse de tourner en dérision la publicité (Le Distrait), la télévision (Les Malheurs d'Alfred), ou les ventes d’armes (Je sais rien mais je dirai tout). Par la suite, pris dans ce qu'il appelle {{citation}}, il tourne davantage pour d'autres réalisateurs que lui-même, oubliant les aspects contestataires de ses premiers films ; il reconnaît a posteriori s'être {{citation}} dans des comédies plus commerciales. Il dit cependant assumer sa carrière, et s'en vouloir principalement pour certains films qu'il a lui-même réalisés, comme C'est pas moi, c'est lui et Droit dans le mur, qu'il juge ratés.
Pierre Richard recevant son César d'honneur en 2006. En 1987, il produit et réalise, à Cuba et en Amérique du Sud, un documentaire sur Che Guevara, personnage qu'il dit avoir admiré comme beaucoup de jeunes de l'époque et à qui il souhaitait rendre hommage, Parlez-moi du Che.
Dans les années 1990, il diversifie son registre, s'éloigne du burlesque dans des films comme Les Mille et une recettes du cuisinier amoureux : il ne retrouve cependant pas le succès commercial que lui avaient valu ses films comiques.
En 2002, il est de retour à Cuba où il incarne pour la télévision Robinson Crusoé d'après le roman de Daniel Defoe. Le tournage a lieu en majeure partie sur les plages de Baracoa à l'extrémité de l'île cubaine.
En 2005, Pierre Richard est président du jury du Festival des Très Courts. La même année, un documentaire lui est consacré, Pierre Richard, l'art du déséquilibre, réalisé par Jérémie Imbert et Yann Marchet. Ce film retrace la carrière du « Grand Blond » avec les témoignages d'artistes ayant collaboré avec lui : Marie-Christine Barrault, Maurice Barrier, Jane Birkin, Clovis Cornillac, Vladimir Cosma, Mireille Darc, Danièle Delorme, Gérard Depardieu, Jean-Pierre Dionnet, Christophe Duthuron, Henri Guybet, Victor Lanoux, Georges Lautner, Paul Le Person, Stéphane Lerouge, Valérie Mairesse, Danielle Minazzoli, Carlos Morelli, Damien Odoul, Marco Pico, Yves Robert, André Ruellan, Danièle Thompson, Francis Veber.
Au début de 2006, Pierre Richard reçoit le César d'honneur, décerné pour l'ensemble de sa carrière par l'Académie des arts et techniques du cinéma et remis par le comédien Clovis Cornillac, un de ses récents partenaires dans Le Cactus.
En 2008, il tourne pour la première fois sur le sol québécois, Le Bonheur de Pierre qui sort en février 2009 au Canada, et en février 2010 en France. Pierre Richard en 2010. Il revient au cinéma en 2009 avec deux films : Cinéman, où il joue son propre rôle, et Victor, dans lequel il tient le rôle-titre.
En 2014, Pierre Richard lance sa Web TV, l'année de ses 80 ans. On le retrouve dans différentes vidéos, dont une caméra cachée avec ses amis québécois.
Les deux fils de Pierre Richard sont musiciens et acteurs : Olivier Defays, saxophoniste du duo Blues trottoir (il accompagne son père sur scène dans Franchise postale) et Christophe Defays, contrebassiste.
Pierre Richard est six fois grand-père. L'un de ses trois petits-fils, Arthur Defays, est mannequin.