Compositore francese, nonché organista ed ornitologo, Olivier Messiaen era figlio della poetessa Cécile Sauvage, mentre il padre Pierre fu insegnante di inglese e traduttore di un'edizione di Shakespeare in francese.
Il suo talento si mostrò precocemente e, dopo i primi studi musicali sotto la direzione di Jehan Gibon a Nantes, nel 1919 entrò al Conservatorio di Parigi.
Dal 1919 al 1930 Messiaen studiò composizione con Paul Dukas, organo e improvvisazione organistica con Marcel Dupré, armonia con Jean e Noël Gallon, contrappunto e fuga con Georges Caussade, timpani e percussioni con Joseph Baggers, storia della musica con Maurice Emmanuel.

Nel 1931 divenne organista della chiesa de La Sainte Trinité a Parigi e mantenne questa posizione fino alla morte.
Negli anni passati alla chiesa della Trinità, le immense risorse del suo organo permisero a Messiaen di concepire combinazioni di registri inedite ed ardite che, partendo da un'idea sinfonica della musica organistica (propria della scuola di Dupré o Franck) avvicinarono poi le sue composizioni alla musica elettronica.
Tre anni dopo sposò la violinista e compositrice Louise Justine Delbos, da cui ebbe il figlio Pascal (1938).
Insegnò poi, per un anno, lettura della partitura alla École Normale de Musique e improvvisazione organistica alla Schola Cantorum di Parigi e poi dal 1942 al Conservatorio di Parigi.

Nella primavera del 1941 Messiaen fu rilasciato ed assunse la cattedra di Armonia al Conservatorio di Parigi, riunendo attorno a sé le migliori menti musicali del periodo con corsi privati di analisi musicale.
In tale occasione incontrò Yvonne Loriod, allieva dotata di immediata sintonia intellettuale con il maestro, eccezionale memoria e virtuosismo pianistico: Messiaen le dedicò diverse composizioni.

Nel 1947 la moglie Claire fu colpita da un tumore cerebrale e, dopo un intervento chirurgico, fu costretta in ospedale psichiatrico per dodici anni.
In questo lungo periodo di sofferenza familiare Messiaen sperimentò gli attacchi della critica musicale, insieme al crescente trasporto affettivo per la giovane pianista. Sono di questo periodo la Turangalila-Symphonie (1946-1948) e i Cinq Réchants per 12 voci a cappella (1949), lavori che i musicologi ascrivono ad un secondo nucleo poetico ricorrente in Messiaen: l'idea di un linguaggio musicale ecumenico e a-storico, che ingloba antico e moderno, spiritualità e materia, esotico e surreale in nebulose di armonie, timbri e ritmi.
Nel 1959 Claire morì. Due anni dopo Messiaen sposò Yvonne.

Dal 1966 al 1978 insegnò composizione ritirandosi in seguito per raggiunti limiti d'età.

Negli ultimi trent'anni di vita Messiaen ottenne numerosi riconoscimenti e premi, tra cui la nomina a membro dell'Institut de France (1967), i Premi Calouste Gulbenkian ('69), Erasmus ('71), Ernest von Siemens ('75), la nomina a membro associato dell'Accademia Reale di Scienze, Letteratura e Arte del Belgio e la Medaglia d'oro della Royal Philharmonic Society ('75).

 

Un ultimo nucleo poetico presente nelle opere di Messiaen (soprattutto degli anni '50) è quello della natura, intesa come fonte del suono e rappresentata soprattutto dal canto degli uccelli, frutto delle sue ricerche ornitologiche (Réveil des Oiseaux, 1953, Oiseaux Exotiques, 1956, Le Merle Noir, 1950). Nelle sue opere spicca anche il tema del senso religioso dell'esistenza, tradotto in atteggiamenti contemplativi e mistici:  Les corps glorieux, 7 visions bréves del 1939; Quatuor pour la fin du temps per clarinetto, pianoforte, violino e violoncello composto in un campo di prigionia in Germania nel 1940; L'Ascension per orchestra del 1943; Petites liturgies de la présence del 1944.

Olivier Messiaen si può considerare un anello di congiunzione tra le avanguardie storiche e la Nuova Musica del secondo dopoguerra: il suo linguaggio (che presentò nel trattato Technique de Mon Language Musical, 1944) influenzò i giovani Boulez, Stockhausen e gli inizi della Scuola di Darmstadt, ma anche compositori francesi della generazione successiva come Grisey e Murail.
Caratteristiche dello stile di Messiaen sono: il libero uso della modalità (che segna di sé melodia e armonia con suggestioni esotiche) e l'astrazione del ritmo (ispirato comunque alla metrica classica e alla musica orientale). Essenziale per comprendere i fondamenti teorici dell'opera di Messiaen è il trattato "Technique de mon langage musical" (2 voll. 1944).