Après ses études au Conservatoire de Paris conjointement à l'université, Alain Poirier s'est consacré parallèlement à l'enseignement de l'analyse et de l'histoire de la musique (CNSMDP, Ecole polytechnique), et a participé à diverses formations doctorales (« Musique et musicologie du XX e siècle », EHESS-IRCAM) 1989-96, « Musique et musicologie », Université de Tours / Ecole Normale Supérieure).
Il a publié de nombreux articles - dont la restitution intégrale de l'analyse de La Mer de Debussy par Jean Barraqué (1988) - et ouvrages sur la musique du xx e siècle, dont L'expressionnisme et la musique (Fayard, 1995, Prix de l'Académie Charles Cros 1996), Toru Takemitsu (Michel de Maule 1996, Prix des Muses 1997), André Boucourechliev (Fayard, 2002, Prix de l'Académie Charles Cros 2002) ou Anton Webern et l'aphorisme (Cité de la musique, 2009). Il a régulièrement collaboré avec des compositeurs et a produit de nombreux écrits portant sur la musique contemporaine (Franco Donatoni, Pierre Boulez, Karlheinz Stockhausen, Claude Ballif, Philippe Manoury, Jean Barraqué, etc.)
Il a été directeur du Conservatoire de Paris de 2000 à 2009. Il est actuellement directeur de la recherche au Conservatoire de Lyon.