Emmanuel Nunes étudie l’harmonie et le contrepoint avec Francine Benoît de 1959 à 1963 à l’Académie de musique de Lisbonne et la philologie germanique et grecque à l’Université de cette même ville.

De 1963 à 1965, il assiste au cours d’été de Darmstadt où enseignent Henri Pousseur et Pierre Boulez. Il s’établit à Paris en 1964. À cette période, il assiste régulièrement aux cours d’analyse et de composition que donne Karlheinz Stockhausen à la Rheinische Musikhochschule de Cologne, étudie la musique électronique avec Jaap Spek et la phonétique Georg Heike et continue à suivre l’enseignement de Pousseur. L’analyse des Momente de Stockhausen, par le compositeur lui-même, est vécue par Nunes comme une étape fondamentale dans sa recherche musicale. Il prend alors conscience des enjeux que représentent les nouvelles technologies dans le rapport entre la connaissance du son et le discours musical. De la même façon, le rapport entre son, durée et discours est une préoccupation majeure du compositeur qui s’intéresse à la forme ouverte et à l’aspect « organique » de l’œuvre.

Emmanuel Nunes obtient en 1971 un prix d’Esthétique au Conservatoire national supérieur de musique de Paris où il a suivi les cours de Marcel Beaufils. Boursier du ministère de l’Éducation nationale du Portugal en 1973-1974 et de la Fondation Gulbenkian en 1976-1977, il entreprend une thèse de musicologie à la Sorbonne sur Anton Webern. Il est invité par la DAAD de Berlin comme compositeur en résidence en 1978-1979, et obtient la bourse de la création du Ministère français de la Culture en 1980.

À partir de 1989, Nunes travaille très régulièrement à l’Ircam. Il y trouve une technologie avancée en matière de spatialisation et de temps réel, paramètres importants de son écriture. Les œuvres Es webt (1974-1975, révisée en 1977), Tif’ereth (1978-1985), Wandlungen (1986) puis Lichtung I (1990-1991), sont les résultats d’une recherche poussée en matière de spatialisation. Il y explore tous les moyens de dissémination du son, d’encerclement de l’auditeur, par le placement des instruments et le déplacement des interprètes dans l’espace – Quodlibet (1990-1991), jusqu’à la diffusion assistée par ordinateur.

Il utilise de manière virtuose les outils électroniques pour concrétiser une pensée musicale luxuriante, travaillant sur un contrepoint interactif entre partition instrumentale et programmation informatique.

Outre les pièces indépendantes, Nunes regroupe ses opus en deux grands cycles traversés chacun par un même matériau musical. Le lien du premier de ces cycles, comprenant un grand nombre de pièces composées de 1973 à 1977, est l’utilisation d’une anagramme composé de quatre notes. L’élément persistant du deuxième cycle intitulé La création, commencé en 1977 avec Nachtmusik et s’achevant avec Lichtung III (2006-2007), est ce  ce que Nunes nomme « paire rythmique », qui s’applique au phrasé rythmique, à la métrique, aux intervalles et à la spatialisation.

Emmanuel Nunes mène aussi une très importante activité pédagogique : chargé de cours à l’université de Pau dès 1976, il enseigne ensuite à l’université de Harvard, au Darmstädter Ferienkurse für Neue Musik à Damrstadt (Allemagne), et à l’ICONS de Novara (Italie). Il est nommé en 1981, directeur des séminaires de composition à la Fondation Gulbenkian, à Lisbonne, puis à la Musikhochschule de Fribourg-en-Brisgau de 1986 à 1992. Il est, jusqu’en 2006, professeur de composition au Conservatoire national supérieur de musique de Paris.

Le président de la république portugaise le nomme en 1991 « Comendador da Ordem de Santiago da Espeda » ; il obtient un prix de l’UNESCO, le prix Pessoa et est nommé Docteur Honoris Causa de l’université de Paris VIII.

Plusieurs de ses œuvres ont fait l’objet d’une commande de la Fondation Gulbenkian, de Radio-France, du ministère français de la Culture, ont été jouées lors d’importants festivals internationaux et retransmises par les grandes Radios européennes.