El 1952 entrà al Conservatori de Nova Anglaterra, on estudià piano i teoria. El 1953 formà el seu primer quartet i el 1956 feu el primer enregistrament, Jazz Advance, amb un quartet que incloïa el saxofonista Steve Lacy. El mateix any inicià una llarga estada al club novaiorquès Five Spot i participà en el Newport Jazz Festival. Des dels inicis, consolidà una trajectòria que a partir dels anys setanta el consagrà com una de les primeres figures del free-jazz, sempre en petites formacions o en solo. Conjugant una energia i un virtuosisme excepcionals, donava a les seves improvisacions una atmosfera d’efervescència i tensió en què s’amalgamaven influències del blues, la música clàssica, l’avantguarda europea i les tradicions musicals no occidentals. Emprava tècniques i recursos gens convencionals o de manera gens ortodoxa, com ara ritmes aperiòdics, clústers i el glissando, tot servint-se de la mà oberta, els punys, els colzes i els avantbraços. Col·laborà i enregistrà amb alguns dels més importants jazzmen, com ara J. Coltrane, M. Roach i A. Ayler. De la seva nombrosa discografia destaquen els àlbums Looking Ahead! (1958), Love for Sale (1959), Air (1960), The World of Cecil Taylor (1960), Conquistador (1966), Unit Structures (1966), Silent Tongues (1973), Cecil Taylor Unit (1976), Winged Serpent (1984) i The Tree of Life (1991). Artista controvertit, entre moltes distincions rebé el premi Kyoto (2013).