Boulez har komponert instrumental- og vokalverker, blant annet for altsanger og ensemble, for sopran og orkester og for et orkester delt inn i åtte grupper. I likhet med forgjengerne Pierre Schaeffer og Edgard Varèse gjorde Boulez tidlige fremskritt på 1950-tallet innen klassisk elektronisk musikk og musikk laget med datamaskiner, men han gav opp den elektroniske musikken i flere tiår i påvente av bedre computere. Et av hans viktigste elektroniske verker er , for orkester og elektronikk, komponert ved IRCAM i 1980–84 (se nedenfor). Fra 1950-årene eksperimenterte han med aleatorisk musikk («tilfeldig musikk») og hadde kontakt med John Cage, som var interessert i det samme; imidlertid endte de to opp med ulike syn på hvilken funksjon tilfeldigheten skulle ha.