Estudià piano amb Ernani Barga i Sá Pereira, i direcció d’orquestra amb Lamberdo Baldi. El 1927 ensenyava piano al Conservatori de São Paulo, i el 1935 es feu càrrec de l’orquestra i el cor del Departament de Cultura de la ciutat. Tres anys més tard es traslladà a París, on treballà amb Charles Koechlin i François Rühlmann, i tingué contactes fructífers amb N. Boulanger. En esclatar la Segona Guerra Mundial retornà al Brasil. A partir del 1942 visità diverses vegades els Estats Units: feu concerts a Nova York i dirigí l’Orquestra Simfònica de Boston (OSB), que durant una estada de Guarnieri als Estats Units en 1946-47 interpretà la seva Simfonia núm 1. Creà la seva pròpia escola de composició, de la qual han sortit diversos i coneguts compositors brasilers. El 1975 es feu càrrec de l’orquestra de la Universitat de São Paulo. Ha rebut nombrosos premis, com el Chamber Music Guild de Washington, pel seu segon quartet (1944), i el premi Gabriela Mistral de la OEA. La seva producció és constituïda per òperes, simfonies, concerts per a piano, suites orquestrals, sèries de choros per a solista i orquestra, treballs vocals, concerts per a violí i la Missa Diligite (1972), per a soprano, cor mixt i orgue.