Devambez entre à l'École normale supérieure en 1922 et devient agrégé de lettres en 1926.
De 1961 à 1967, Pierre Devambez a été directeur d'études de la Religion grecque archaïque et classique à l'EPHE, Ve section.
Il a été membre de l'École française d'Athènes de 1928 à 1933 et de l'Institut français d'Archéologie d'Istanbul de 1933 à 1937. Il a également été conservateur, puis conservateur en chef du département des antiquités grecques et romaines au musée de Louvre de 1937 à 1972 et a enseigné la céramique grecque à l'École du Louvre de 1942 à 1970. Il a été chargé de cours à l'École normale supérieure de 1954 à 1970.
Il a dirigé les fouilles de Thasos de 1929 à 1933 et de 1953 à 1954, et le sanctuaire de Sinuri en Carie de 1035 à 1938, et a été membre du Deutsches archäologisches Institut de Berlin et de la Société archéologique d'Athènes. Il a été directeur international du Corpus Vasorum Antiquorum à partir de 1958.
- "Voyage dans la région du Stymon" (en collaboration avec P. Collart ; dans Bulletin de Correspondance hellénique), 1931.
- "Un quartier roman à Thasos (fouilles de 1925 à 1931)", (ibid.), 1939.
- Grands bronzes du musée de Stamboul, 1937.
- La sculpture grecque, 1939.
- "Sculptures thasiennes" (ibid.), 1942.
- Le style grec, 1944.
- "Deux nouvelles hydries de Caeré au musée du Louvre" (dans Monuments et Mémoires de la Fondation E. Piot), 1946.
- L'art du siècle de Périclès, 1955.
- "Questions thasiennes" (dans Journal des Savants), 1955.
- Le sanctuaire de Sinuri près de Mylasa, II (en collaboration avec E. Haspels), 1959.
- Sculptures grecques, 1960.
- "Les arts grecs, étrusque et romain" (dans Encyclopédie de la Pléiade, Histoire de l'art), 1961.
- Un bas-relief trouvé à Téos, 1962.
- La peinture grecque, 1962.
- Dictionnaire de la Civilisation grecque (en collaboration avec R. Flacelière et P.-M. Schuhl), 1966.
- Héraclès : Images et récits (en collaboration avec R. Flacelière), 1966.
- "Vase orientalisant de Sicile" (en collaboration avec F. Villard, dans Monuments et Mémoires E. Piot), 1979.
Études de céramique et peinture antiques offertes à Pierre Devambez, Revue archéologique, 2 fasc., Paris, 1972.
- Marcel Détienne, « Pierre Devambez (1902-1980) », École pratique des hautes études, Section des sciences religieuses. Annuaire. t. 88, 1979-1980. 1979. p. 31-32.
- "Publications de Pierre Devambez", par F. Villard, Revue archéologique, 1972/1, p. 5-7.
- "Eloge funèbre de M. Pierre Devambez", par P. Demargne, CRAI, 1980, p. 53-55.
- "Pierre Devambez", par F. Villard, Revue archéologique, 1980, p. 195-196.
- "Notice sur la vie et les travaux de M. Pierre Devambez", par J. Pouilloux, CRAI, 1981, p. 465-477.
- "Pierre Devambez 1902-1980", par B. Holtzmann, Encyclopaedia Universalis, Universalia 1981, p. 543-544.