Graduat a l’École Polytechnique (1933) i a l’École des Mines (1934), posteriorment s’incorporà a l’exèrcit francès com a enginyer de mines i al comandament d’un batalló d’artilleria fins al 1940. Del 1943 al 1948 fou director de l’oficina d’estadístiques mineres, i el 1949 obtingué el títol d’enginyer doctor a la Facultat de Ciències de París. Entre altres càrrecs científics i docents, fou professor d’economia de l’École des Mines (1944-88) i de l’Institut d’Estadística de la Universitat de París (1947-68), director del Centre National de la Recherche Scientifique (1954-80), i director del seminari d’anàlisi monetària a la universitat París X (1970-85).
Contribuí al desenvolupament de l’economia matemàtica en els camps de l’equilibri econòmic general i la teoria del capital. Rebé el premi Nobel d’economia del 1988 pels seus treballs sobre teoria dels mercats i utilització eficient dels recursos. La seva contribució més important és l’anomenada paradoxa d’Allais (1953), que posa en relleu la incompatibilitat de la teoria convencional en les eleccions en situacions d’incertesa. És autor, entre moltes altres publicacions, dels llibres A la recherche d’une discipline économique (1943), Économie et intêret (1953), Les equations fondamentales entre quantités globales (1954), La libérisation des relations économiques internationales (1968), L’impôt sur le capital et la réforme monetaire (1977) i La crisi mondiale, aujourd-hui (1999).
Bé que inicialment formà part, amb Milton Friedman, Friedrich Hayek i Ludwig von Mises, del grup Mont Pelerin Society (1947), que advocava per la desregulació econòmica i la reducció al mínim de l’intervencionisme estatal, posteriorment se’n distancià, ja que atribuí l’augment de l’atur a l’aplicació de les doctrines liberals, i el 1992 s’oposà al Tractat de Maastricht perquè considerava que afavoria excessivament el mercat lliure.