東京市神田区（現・東京都千代田区）出身。青山学院中等部を経て慶應義塾大学法学部政治学科卒業後、三井生命保険株式会社に入社したが40日で退社。学生時代にはマンドリンクラブに所属。1930年に「オルケストラ・シンフォニカ・タケヰ」主催のマンドリンオーケストラ作曲コンクールで『叙情的風景』が入選。その後、菅原明朗に師事した。1932年、帝国音楽学校講師となる。1933年、『管弦楽のための組曲』を山田耕筰指揮・日本交響楽団演奏にてNHKより放送。1935年には初のオペラ『雁の渡る日』をNHKより発表。1936年、時事新報主催の音楽コンクールで三部作『旗』の一曲『西風に飜える旗』が二等入賞。1939年、東邦音楽学校（現在の東邦音楽大学）校歌『東邦の歌』制定時、在職教員であった植村敏夫が作詞を、服部正が作曲を担当した。戦中から戦後にかけては『次郎物語』や黒澤明監督の『素晴らしき日曜日』などの映画音楽や放送音楽を担当した。1953年、国立音楽大学教授に就任。1955年に作曲した青少年のための国民オペラ『手古奈』が人気を博し、公式記録だけでも200回の上演記録を誇る。ラジオ体操第1の作曲者でもある。弟子には小林亜星らがいる。1978年、紫綬褒章を受章。1984年には勲四等旭日小綬章受章。2008年8月2日午前6時頃、老衰のため東京都渋谷区の自宅にて逝去。100歳没。
上矢作病院は診療科10科・病床数56床（一般34床、療養22床）を有す恵那市南部に立地する病院である。臨床研修協力施設。救急指定病院として岐阜県知事により告示されている。上矢作病院の立地する恵那市上矢作町は過疎地域自立促進特別措置法及び山村振興法に指定されている過疎地域であり、地域の高齢化率も40%に迫ることもあって他に医療機関も少ないため、本院は地域医療を担う中核病院となっている。また本院はへき地医療拠点病院に指定されており、へき地診療所への医師派遣などを通じてへき地における医療基盤維持を支援している。しかし本院でも医師は不足しており、以前よりも診療科が減少したり廃科となった診療科もあるなど厳しい状況にある。診療面の特徴としては、本院では公立の病院としては珍しく夜間診療（17：00-18：30）を行なっている。また上矢作病院は二次医療機関として恵那市南部の救急医療の拠点となっている。設備面の特徴としてはヘリカルCTやマンモグラフィなどの高度医療機器を備えている。その他の特徴として「かみやはぎ総合保健福祉センター」や「訪問看護ステーション」などが併設されるなど、医療だけでなく保健・福祉分野においても地域の中核拠点となるなど、他の国保施設同様に包括ケアにも積極的に取り組んでいる。また糖尿病教室などを通じた啓発活動も行なわれている。
1961年、12歳の時にパリ音楽院を一等賞（プルミエ・プリ）を獲得して卒業（当時、史上最年少）。その後ロサンゼルスに渡り、5年間ヤッシャ・ハイフェッツの元で学ぶ。すでにパリ音楽院で一等賞を取った程の技量があったにもかかわらず、最初の1年間は音階練習しかさせて貰えなかったというほど、ハイフェッツの元で徹底的に基礎技術から磨きをかけた。ハイフェッツが、弟子の中でその才能と技量に全幅の信頼を置いた唯一の弟子であり、室内楽のコンサートやレコーディングで共演も行った。アモイヤルが独り立ちしてハイフェッツの元を離れる時、ハイフェッツはギュスターヴ・ヴィヨームの銘器を自ら購入してアモイヤルに贈った。アモイヤルの技巧の特徴は、ハイフェッツ譲りのコシの強い美音と、速いパッセージを端正に演奏する正確さに加え、フランコ・ベルギー派の流れを受け継ぐ幅広いヴィブラートが挙げられる。独特の音の伸びや音色の多彩さを利用したテンポ・ルバートも個性的なものである。22歳の時に、彼はゲオルク・ショルティ指揮パリ管弦楽団のソリストとしてのオーディションに合格、ヨーロッパデビューを飾り、以後、ヨーロッパ、アメリカ合衆国、カナダ、メキシコ、南アメリカ、極東の主要都市でコンサートを行った。特に、シェーンベルク、ベルク、デュティユーの協奏曲の演奏で名を高めた。これまでに共演した指揮者は、ヘルベルト・フォン・カラヤン、小澤征爾、ピエール・ブーレーズ、ロリン・マゼール、ゲオルク・ショルティ、ジョルジュ・プレートル、クルト・ザンデルリング、ゲンナジー・ロジェストヴェンスキー、サイモン・ラトル、チョン・ミョンフン、それにシャルル・デュトワら多数に上る。また室内楽では、パスカル・ロジェ、ミシェル・ベロフ、アレクシス・ワイセンベルク、マルタ・アルゲリッチらと共演している。ハイフェッツの元を離れる時に、カラヤンとは絶対に共演しないという約束をしていたが（ユダヤ人であるハイフェッツはナチ党員だったカラヤンが許せなかった）、カラヤン指揮するベルリン・フィルハーモニー管弦楽団との共演は、本人も予想しなかったほどの成功をおさめ、ハイフェッツに知られてしまう。それ以後、ハイフェッツが死ぬまで二度と口をきいて貰えなかったという。盟友であるピアニストのパスカル・ロジェとの出会いは、まだ2人が若い頃、大西洋を横断する豪華客船でコンサートを行った時である。当初、ロジェの名前しか知らなかったアモイヤルは、ピアニストを（当時よく共演していた）ダリア・ホヴァラに代えて欲しいと言った。それがロジェ自身の耳に入り、ロジェはアモイヤルに直接電話をかけて、自分の尊敬するハイフェッツの一番弟子とぜひとも共演したいと掛け合ったという。2人はその後、数十年間にわたって室内楽でのパートナーとなり、またパリ音楽院での同僚となった。ロジェの結婚祝いにデッカが企画したブラームスのヴァイオリンソナタ全集の録音も、2人の共演によるものである。また、ロジェの他、ミシェル・ベロフとも仲がよい。ヴァイオリニストではオーギュスタン・デュメイと仲が良く、互いに代役を頼み合う間柄である。教育活動においては、28歳の時に史上最年少でパリ音楽院の教授に就任し、長年つとめたが、現在ではローザンヌ音楽院の教授であると同時に、夏期ローザンヌ音楽アカデミーにおいて、ヴァイオリンとピアノのレパートリーに特化したマスター・クラスを開いている。ローザンヌ音楽院の学生と共にカメラータ・デ・ローザンヌを結成し、既に録音も行った。日本には、群馬県草津温泉で夏に開催される草津夏期国際音楽アカデミー&フェスティヴァルで2002年と2003年に教授を務めた。またこれまでに、ベルギーのエリザベート王妃国際音楽コンクールを始め、著名なコンクールの審査員を務めている。