Parallèlement à des études scientifiques universitaires – licences, maîtrise, DEA et doctorat – en mathématiques pures et appliquées, physique du globe, mécanique céleste, logique et analyse des données, à Strasbourg, Besançon et Lyon, Pierre-Alain Jaffrennou étudie la musique à Besançon et à Lyon. Il poursuit sa formation à Paris dans la classe de musique électroacoustique de Pierre Schaeffer au Conservatoire national supérieur de musique.

De 1963 à 1967 il est chargé de la musique à la Comédie de Besançon. À la suite de ses études musicales, il entre comme chercheur au GRM (Groupe de Recherche Musicale-ORTF-INA) où il restera de 1971 à 1977. Dans ce cadre, il fonde avec Francis Regnier le laboratoire de recherche en informatique musicale qui centre ses travaux sur la synthèse et le traitement des sons.

En 1981, avec  James Giroudon, à Lyon, il fonde le Grame, centre national de création musicale, dont il est le codirecteur jusqu'en septembre 2009, puis le festival Musiques en Scène en 1992 qui devient une biennale en 2002. Il assume la fondation et la responsabilité scientifique, jusqu’en 1985, du laboratoire de recherche en informatique musicale de Grame, spécialisé dans l’étude des systèmes informatiques pour la création musicale. Professeur titulaire en arts et techniques de la représentation à l'école d'architecture de Lyon, il anime de nombreux travaux de recherche sur le thème « architecture et informatique ». En 1989 il fonde ARIA, laboratoire d'applications et de recherches en informatique et architecture, habilité par le ministère du logement et de l'urbanisme, aujourd'hui unité mixte CNRS. Il est responsable scientifique du laboratoire jusqu'en 1996.

Ses compositions électroniques ou instrumentales sont fortement marquées par son intérêt pour la relation art/science, en particulier pour les apports de l'informatique dans le processus de composition musicale. Il porte également beaucoup d'attention dans son travail musical à la mise en espace de la musique et à sa mise en scène. En particulier, depuis 1987, date du spectacle inaugural du festival international de Babylone, il conçoit et réalise de grands spectacles musicaux, le plus souvent en plein air, mettant en scène d'importants effectifs  instrumentaux, lumières, images géantes et effets spéciaux. En 2000, il réalise Animots, installation perenne pour le parc de Gerland à Lyon, puis plus récemment l'installation Stabat Mater Furiosa (2005) et le spectacle Les voix du sacré (2006).

• Prix de l'Académie du Disque Français pour le disque collectif Grame/Musiques numériques en 1989 ;
• Premier prix du concours national PUCE pour la conception du dispositif SINFONIE de spatialisation sonore en 1984 ;
• Premier prix Faust d'or pour son spectacle L'homme qui vole, 1991, Toulouse ;
• Faust de bronze en 1993 pour son opéra Jumelles co-écrit avec James Giroudon ;
• Faust d'argent pour son film vidéo À voix basse.
• Chevalier des Arts et des Lettres et palmes académiques.