Po ukończeniu studiów prawniczych na Uniwersytecie Jagiellońskim został pracownikiem naukowym na Wydziale Prawa i Administracji UJ. W latach 1987–1989 odbył aplikację sędziowską. W 1994 uzyskał stopień naukowy doktora nauk prawnych, a w 2004 - stopień doktora habilitowanego nauk prawnych.

Przebywał na stażach naukowych w Austrii, Czechach, Hiszpanii i Niemczech, był też stypendystą Fundacji Humboldta - instytucji wspierającej międzynarodową współpracę między naukowcami.

W 2009 objął stanowisko profesora nadzwyczajnego, pełniącego obowiązki kierownika Katedry Prawa Konstytucyjnego UJ. Prowadzi wykłady z prawa konstytucyjnego, dogmatyki konstytucyjnych praw i wolności człowieka i obywatela w Polsce oraz systemu prawa Polski w Unii Europejskiej. Został członkiem komisji nauk prawnych PAU oraz Polskiego Towarzystwa Prawa Konstytucyjnego.

Piotr Tuleja jest autorem wielu publikacji. Wchodzi w skład kolegium redakcyjnego periodyków "Przegląd Sejmowy" i "Forum Prawnicze" oraz przewodniczy kolegium redakcyjnemu "Zeszytów Sądownictwa Konstytucyjnego".

Od 1992 roku pracuje w Trybunale Konstytucyjnym, najpierw jako asystent sędziego, a następnie jako orzecznik i kierownik Zespołu Wstępnej Kontroli Skarg Konstytucyjnych i Wniosków Biura Trybunału Konstytucyjnego. W 2010 roku uczestniczył w pracach zespołu, powołanego ds. opracowania zmian w konstytucji i dostosowania jej do prawa Unii Europejskiej.

W piątek został wybrany przez Sejm na sędziego Trybunału Konstytucyjnego. Został zgłoszony przez Platformę Obywatelską.