Henri Dutilleux wurde 1916 im französischen Angers geboren. Noch zu seiner Schulzeit begann er Klavier, Harmonielehre und Kontrapunkt bei Victor Gallois am Konservatorium in Douai zu studieren. 1933-1938 besuchte er das Pariser Konservatorium, wo er bei Jean und Noël Gallon Harmonielehre und Kontrapunkt, bei Henri Paul Busser Komposition und bei Maurice Emmanuel Musikgeschichte studierte. Nach kurzem Militärdienst als Sanitäter kehrte Dutilleux 1940 nach Paris zurück, wo er seinen Unterhalt zunächst als Pianist, Arrangeur und Lehrer verdiente, bis er 1942 Chorleiter an der Oper wurde. Von 1945 bis 1963 hatte er den Posten des Leiters der Musikproduktionen beim französischen Rundfunk ORTF inne, den er später aufgab, um sich mehr seiner eigenen Arbeit widmen zu können. 1961 bis 1970 lehrte er Tonsatz an der École Normale de Musique in Paris, außerdem war er von 1970 bis 1971 Gastprofessor am Pariser Konservatorium.