La formazione del giovane Tullio Pericoli avviene presso l'atelier dell'artista Ernesto Ercolani che all'epoca era direttore della Pinacoteca Civica di Ascoli Piceno.
Nel 1961 si trasferisce a Milano. A partire dal 1970 inizia a pubblicare i suoi disegni su Linus, il Corriere della Sera (dal 1974) e L'Espresso, ed a esporre le sue opere a Milano, Parma, Urbino e Ivrea, presso l'Olivetti. Realizza i disegni per l'edizione del volume Robinson Crusoe per l'Olivetti, e, nel 1985, li espone a Milano (presso il Padiglione di Arte Contemporanea), a Bologna, Genova e Roma. Nel 1984 comincia a collaborare con "La Repubblica". Nel 1987 Livio Garzanti gli affida l'incarico di affrescare un salone della casa editrice. Nel 1988 pubblica presso la casa editrice Prestel di Monaco il volume Woody, Freud e gli altri. Nel 1990 Einaudi editore pubblica Ritratti arbitrari. Espone a Milano (a Palazzo Reale), Parigi e Monaco. Nel 1992 inizia a collaborare con "Harper's Magazine" e con "The New Yorker".
Nel 1995 si avvicina al teatro disegnando scene e costumi per l'opera L’elisir d'amore di Donizetti, che va in scena a Zurigo. Nel 1998 cura un nuovo allestimento della stessa opera per il Teatro alla Scala di Milano. Nel 2001 ha messo in scena Le sedie di Ionesco per il Teatro Studio di Milano, nel 2002 ha disegnato scene e costumi per Il turco in Italia di Gioacchino Rossini sempre per l'Opernhaus di Zurigo. A Pisa (Palazzo Lanfranchi) espone nel 2002 un'ampia selezione dei suoi dipinti sul tema del paesaggio raccolti nel volume Terre edito da Rizzoli anche negli Stati Uniti e in Gran Bretagna. Sempre nel 2002 fa pubblicare Ritratti dalla casa editrice Adelphi. Nel 2004 pubblica La casa ideale di Robert Louis Stevenson (Adelphi) e Viaggio nel paesaggio (Nuages). Nel 2005 L'anima del volto da Bompiani.
Espone i ritratti di Samuel Beckett nel 2007 a Dublino presso la Oscar Wilde House. È pubblicata da Adelphi un'edizione illustrata di Robinson Crusoe, che rielabora quanto realizzato per l'Olivetti dal 1982 al 1984. Rizzoli invece pubblica Paesaggi.
Nel 2009 si realizza una mostra antologica sul paesaggio intitolata Sedendo e mirando presso la Galleria d'arte contemporanea Osvaldo Licini di Ascoli Piceno. Nel 2010 Pericoli espone presso il Museo dell'Ara Pacis a Roma una serie di dipinti, paesaggi e ritratti, intitolata Tullio Pericoli. Lineamenti volto e paesaggio. Nel 2011 Pericoli ha dipinto il Drappellone del Palio di Siena, relativo alla "carriera" del 2 luglio 2011.
Nel 2012 la mostra “Moby Dick. Opere 2008-2012” Presso le Cartiere Vanucci - Magazzini dell’arte a Milano.
Nel 2014 riceve il Premio speciale Passaggi d’Arte assegnatogli da Passaggi Festival.
Nel 2019 riceve il Premio Speciale della Fondazione di Sardegna Giuseppe Dessì.
Nel 2019 The New York Review of Books, nell'edizione on-line NYR Daily, pubblica in lingua inglese due racconti tratti dal libro Incroci, edito da Adelphi (Milano, 2019).
Nel 2021 si tiene a Palazzo Reale a Milano una grande retrospettiva in omaggio alla carriera dell’artista.
Una selezione di opere di Tullio Pericoli disponibili in galleria.