Passionné de théâtre depuis l'enfance, Pierre Barillet, étudiant en droit, bénéficie des conseils et de l'appui de Jean Cocteau et de Christian Bérard.
Alors qu'il effectue son service militaire en Allemagne en 1945, sa première pièce Les Héritiers, un sombre drame mauriacien, est interprétée à la Radiodiffusion française. Elle sera bientôt suivie au théâtre de Poche par Les Amants de Noël, une œuvre tout aussi noire, qui est reçue favorablement.
Parallèlement, Pierre Barillet travaille à des adaptations radiophoniques de romans et à des émissions avec Agnès Capri. Mais c'est en 1950, avec Le Don d'Adèle, une comédie écrite « pour rire » avec son camarade d'université Jean-Pierre Gredy, qu'il va connaître une éclatante réussite. Consacrée par Louis Aragon, Elsa Triolet et toute la presse, la pièce tiendra l'affiche plus de mille représentations consécutives, et est reprise en permanence depuis sa création.
Enchaînés par le succès et « condamnés » à faire rire, Barillet et Gredy vont régner presque sans partage sur le théâtre de « divertissement » (un qualificatif qu'ils préfèrent à celui de « théâtre de boulevard ») pendant les trois décennies qui vont suivre. Jacqueline Maillan et Sophie Desmarets ont inspiré et interprété leurs œuvres les plus célèbres. Le succès du tandem ne se limite pas qu'à la France. De 1965 à 1975, Fleur de cactus, avec Lauren Bacall, et Quarante carats, créée par Julie Harris, battront des records de représentations à Broadway, avant d'être portés au cinéma à Hollywood. Fleur de cactus sera adapté en 1969 par Gene Saks et le film met en vedette Ingrid Bergman, Walter Matthau et Goldie Hawn. Quarante carats est réalisé en 1973 par Milton Katselas avec Liv Ullmann et Gene Kelly.
Pierre Barillet en 2013.
Dans les années 1980, Pierre Barillet a aussi collaboré pour la télévision avec Élisabeth Badinter au scénario de Malesherbes, avocat du roi et de la mini-série Condorcet.
À compter des années 1990, il se consacre davantage à l'écriture de biographies, essais et mémoires, comme Les Seigneurs du rire, ouvrage de référence sur Robert de Flers, Gaston Arman de Caillavet et Francis de Croisset, Quatre années sans relâche, qui traite de la vie théâtrale à Paris pendant l'Occupation allemande, et À la ville comme à la scène, une chronique des années pendant lesquelles ses propres pièces étaient jouées.
En 2012, il publie un entretien, Bronia : Dernier amour de Raymond Radiguet (éd. La Tour verte), à partir des confidences de Bronia Perlmutter, épouse de René Clair.
