Entrato all’École normale supérieure nel 1940, si ritrovò ben presto nella Resistenza e solo nel dopoguerra avviò le sue ricerche negli Stati Uniti, a Princeton, dove discusse la tesi. Specialista di algebra commutativa e geometria algebrica, ottenne brillanti risultati ed entrò nel gruppo Bourbaki, di cui filmava alcune riunioni. Aveva inoltre un eccezionale talento pedagogico: tutti i suoi studenti, a Clermont-Ferrand, poi alla Sorbona e a Orsay, vi diranno che riusciva a rendere «facili» ai suoi uditori teorie estremamente sottili.
Fu durante un soggiorno a Harvard, nel 1969, che scoprì quella che sarebbe diventata l’ecologia. Nel 1970 fondò, con Alexandre Grothendieck e Claude Chevalley, il gruppo Survivre et vivre. Ma, da vero scienziato, rifiutò il dogmatismo che vi si stava affermando e nel 1973 lo lasciò per il gruppo Les Amis de la Terre.
Oltre ai suoi libri di matematica, Pierre Samuel pubblicò tre opere sull’ecologia, la prima delle quali, Écologie : détente ou cycle infernal (1973), nella collana 10-18, getta le basi di un’ecologia ragionata e scientifica. Le altre due opere, nella collana Les cahiers de l’écologie, sono dedicate al nucleare e all’effetto serra. È anche autore di un libro sulla storia del femminismo, Amazones, guerrières et gaillardes.
