Estudió química en la Universidad de Viena, donde se licenció en 1935.
Durante la II Guerra Mundial (1939-1945) fue arrestado acusado de ser enemigo del gobierno británico y pasó dos años (1941-1943) en campos de prisioneros.
En 1943 fue liberado y en 1944 se le permitió reanudar su trabajo en Inglaterra.
En 1942 Perutz se casó con Gisela Clara Mathilde Peiser (1915–2005), una fotógrafa médica, con la que tuvo dos hijos: Vivien (n. 1944), una historiadora de arte; y Robin (n. 1949), un profesor de Química en la Universidad de York.
En los Laboratorios Cavendish inició su investigación acerca de la hemoglobina.