1932年9月，彭一刚出生于安徽省合肥市。抗日战争时期随家庭迁居于当时的安徽省会立煌县（解放后改名金寨县），并在那里开始了他的启蒙国小教育。

1943年，彭一刚毕业于高琦国小，同年考入私立中正初级中学。

1945年，彭一刚随学校返归合肥。

1947年，彭一刚从国中毕业后，考入合肥中学高中部（1952年改名为合肥市第一中学）。

1950年，彭一刚高中毕业后，考入北方交通大学唐山工学院（1972年更名为西南交通大学）。

1952年，彭一刚随唐山工学院建筑系先调整到北京铁道学院（2003年更名为北京交通大学），之后再次调整入天津大学土木建筑系建筑学专业。

1953年，彭一刚从天津大学毕业后留校任教，先后担任教授（1983年晋升）、博士研究生导师（1986年评定）。

1985年，彭一刚担任国务院学位委员会第四届学科评议组建筑学学科召集人。

1989年，彭一刚的名字被美国 ABI（Ameriran Biographical Institute）收入世界名人录。

1995年10月，彭一刚当选为中国科学院院士。

彭一刚在建筑美学方面，从古典建筑构图到现代建筑空间组合规律以至当代西方建筑审美变异等，都作了比较系统的研究工作。在研究西方建筑理论的同时，还对中国传统建筑文化，特别是古代造园艺术及民居、聚落等的形态、景观，运用当代空间理论及艺术心理学等科学方法进行分析研究。这些研究既渗透了古今中外的哲学、美学思想，又紧密联繫中国当前的建筑创作实践。

截至2011年9月，彭一刚发表学术论文40余篇，撰写专着6部，先后获得首届全国优秀建筑图书一等奖，全国优秀科技图书二等奖和北方十省市科技图书一等奖。

1956年，24岁的彭一刚在《建筑学报》发表学术论文 《适合于中国南方地区的小面积住宅方案探讨》，嗣后又陆续发表《螺旋发展与风格渐近》、《空间、体形与建筑形式的周期性演变》等学术论文，这些论文都具有他自己独特的见解和风格。

1978年，由中国建筑工业出版社出版了彭一刚的第一部专着《建筑绘画基本知识》，后经增补更名为《建筑空间组合论》，这部书以其系统性和知识性见长。

1986年，中国建筑工业出版社出版了他的第三部学术专着《中国古典园林分析》，该书用现代的空间理论和观念对中国古代造园艺术的成就作了分析。

截至2011年9月，彭一刚设计的主要建筑有天津大学建筑馆、王学仲艺术研究所、天津水上公园熊猫馆、山东省平度市公园、山东省威海市刘公岛甲午海战纪念馆、伦敦中国城等等。

截至2011年9月，彭一刚先后获得国家教委科技进步二等奖，其中刘公岛甲午海战纪念馆获国家教委优秀建筑一等奖，建设部优秀建筑二等奖，全国优秀建筑铜奖。

彭一刚认为，建筑和其它艺术创作一样同属于创造性劳动，要善于突破原有模式的束缚，勇于创新和发展。他主张建筑创作要有激情、才思、技巧，这三者是构成建筑创作的三要素。他将这一主张贯穿在日常的教学当中。他常对学生讲：没有激情的建筑师，不可能有喷薄欲发的创作欲望和追求新知的动力。作为一名杰出的建造师不仅要有激情，还要不断地学习、总结前人的经验，积累、储存和丰富自己的知识，练就过硬的构图基本功和娴熟的创作技巧。这样，当你再进行创作时，就可以充分发挥丰富的想像力、展现多姿多彩的构思，从而创造出匠心独具、富有诗意的作品。

彭一刚设计的山东甲午海战馆有作品个性鲜明，并富有深刻的历史文化内涵，深受广大民众的喜爱，得到建筑界的讚誉。（中国建筑学会评）

彭一刚多年来潜心于建筑理论的研究工作和建筑创作实践活动，主要从事建筑美学及空间构图理论、建筑设计方法论、传统建筑文化与当代建筑创新的研究，在建筑创作方面有独到的见解。（中国中央电视台评）

2011年9月16日，天津大学建筑设计规划研究总院为庆贺彭一刚院士80寿辰，在1895天大建筑创意大厦10层专门设定了彭一刚院士工作室。