Terry Riley s’ouvre à la musique à travers les standards de jazz, la musique traditionnelle américaine mais aussi la musique classique qu’il découvre, dès l’âge de six ans, en apprenant le violon puis le piano. C’est après la guerre qu’il entre en contact avec la musique moderne savante. De 1953 à 1955, il est élève au Shasta College où il suit l’enseignement de Duane Hampton (piano) et de Ralph Wadsworth (théorie). De 1955 à 1957, il étudie à la San Francisco State University avec Wendell Otey (composition) et au San Francisco Conservatory avec Adolf Baller (piano). En 1958, il étudie la composition avec Robert Erickson, qui lui fait découvrir Schoenberg, et le ragtime avec Wally Rose. Il forme avec Pauline Oliveros et Lauren Rush un trio d’improvisation. En 1959, il entre à la University of California dans la classe de composition de Seymour Shifrin puis de William Denny. C’est à cette époque qu’il se lie d’amitié avec La Monte Young avec qui il va souvent collaborer. Grâce à Young, Riley s’intéresse à la musique de John Coltrane mais aussi à celle de Stockhausen comme en témoigne le sextuor Spectra (1959). En 1959-1960, Riley et Young sont compositeurs en résidence auprès de la Anna Halprin Dance Compagny. Leur travail est alors inspiré par les idées de Cage. Vers 1960, Riley fait ses premières manipulations de fragments sonores enregistrés et mis en boucles comme dans Mescalin Mix (1961).

Après avoir obtenu son « Master of Arts » (1961), Riley part pour la France. Pendant deux ans (1962-1964) il effectue de nombreux voyages. Il séjourne, entre autres, en Espagne, au Maroc, se rend à Leningrad où il joue avec le Leningrad Jazz Quartet, assiste aux cours de Darmstadt (1963), participe à des happenings au Danemark et à du théâtre de rue à Helsinki. À Paris, il fréquente le mouvement Fluxus. Il collabore avec le dramaturge Ken Dewey pour sa pièce The Gift et avec le trompettiste Chet Baker pour réaliser la bande de Music for the Gift (1963). Il continue aussi ses expérimentations sur les boucles dans les studios de l’O.R.T.F. Riley gagne alors sa vie comme pianiste à Pigalle et dans les night-clubs des bases de l’US Air Force, mais leur fermeture, suite à la mort du Président John F. Kennedy, va l’obliger à rentrer aux États-Unis.

En novembre 1964, au San Francisco Tape Music Center, a lieu la première de In C, sa pièce répétitive minimaliste la plus célèbre. En 1965, Riley part pour New York où il restera quatre ans. Il chante alors pendant huit mois au sein du Theatre of Eternal Music de Young. Vers 1967, il fait son premier « all-night concert » en solo qui contribue à sa notoriété. À cette époque, ses œuvres font davantage place à l’improvisation et abandonnent, pour une grande part, la notation musicale, comme dans A Rainbow in the Curved Air (1968).

En 1970, il étudie la musique hindoustani avec Pandit Pran Nath à New Delhi. Il retournera fréquemment étudier puis enseigner en Inde et jouera souvent en concert avec son maître jusqu’à la mort de ce dernier en 1996. En 1972, il compose Persian Surgery Dervishes inspiré par les cérémonies soufies. De 1971 à 1981, Riley enseigne la musique indienne et la composition au Mills College d’Oakland. C’est là qu’il rencontre David Harrington du Kronos Quartet pour lequel il écrira de nombreux quatuors dont Salome dances for Peace (1985-1987), The Sands (1991), commande du Festival de Salzbourg et Sun Rings (2002) commande de la NASA.

En 1989, Riley fonde le groupe d’improvisation Khayal puis, en 1993, la compagnie de théâtre The Travelling Avant-Garde afin de représenter son opéra de chambre multimédia The Saint Adolf Ring (1992). En 1991, il compose sa première œuvre orchestrale, Jade Palace, pour le centenaire de Carnegie Hall. En 1992, il est compositeur en résidence au Atlantic Center for the Arts puis, en 1996, à Arcosanti, Arizona. À partir de 1993, il enseigne à la Chisti Sabri School of Music à Marin, Californie et à Jaipur en Inde et, en 1995, au California Institute of Arts ainsi qu’au Naropa Institute (Boulder, Colorado) d’inspiration bouddhiste où se pratique une « éducation méditative » et où les enseignements sont envisagés dans une perspective multiculturelle. À la fin des années quatre-vingt dix, Riley se produit souvent seul au piano, mais collabore aussi avec de nombreux artistes comme le saxophoniste George Brooks, le joueur de sitar et de tabla Krishna Bhatt et le contrebassiste Stefano Scodanibbio. Installé sur les contreforts de la Sierra Nevada, Riley consacre son temps à jouer des ragas, à improviser et à composer. Il effectue régulièrement des tournées en Amérique, en Europe et en Inde.