Bruno Coulais est né à Paris. Il reçoit d’abord une formation classique (violon, piano), le destinant à composer de la musique de concert contemporaine, puis il s’oriente progressivement vers le cinéma. En 1996, il rencontre Claude Nuridsany et Marie Pérennou, les deux réalisateurs du documentaire Microcosmos. Ce film obtient un grand succès et le met au premier plan des compositeurs les plus demandés du cinéma français.

Cependant, après Le Peuple migrateur en 2001, Bruno Coulais annonce son désir de réduire ses contributions au cinéma et de se consacrer à d’autres projets : création d’un opéra pour enfants, projets avec Akhenaton, ou encore avec le groupe corse A Filetta avec lequel il travaille depuis sa musique pour Don Juan de Jacques Weber en 1998. On le retrouvera cependant sur Les Choristes de Christophe Barratier (2003), dont la musique obtient un succès aussi considérable que celui du film, puis sur des collaborations avec des réalisateurs qu’il affectionne (Jacques Perrin, Benoît Jacquot, Frédéric Schoendoerffer).

À la télévision, il collabore notamment avec Josée Dayan pour La Rivière Espérance, Le Comte de Monte-Cristo et Balzac.

En 2005, il dirige dans la cathédrale de Saint-Denis son Stabat Mater avec la participation de Robert Wyatt, et le choeur Mikrokosmos.

Au Trianon en 2012, il présente Les Villes invisibles, création pour l’Orchestre philarmonique de Radio France et le violoniste soliste Laurent Korcia.

En 2013 il composer la musique pour El Tigre, de et m.e.s. Alfredo Arias.