Avant d’obtenir son diplôme, Philippe Perrin effectue son service militaire dans la Marine française, où il a été formé à la navigation, et passe 6 mois en mer dans l’océan Indien. Après l'École polytechnique, il entre dans l’Armée de l’Air en 1985, et décroche son brevet de pilote de chasse en 1987 en étant major de sa promotion[réf. nécessaire]. De 1987 à 1991, il est affecté au 2/33e Escadron de reconnaissance sur la base aérienne de Strasbourg. Il vole sur Mirage F1 CR et opère plusieurs missions en Arabie saoudite et en Afrique.
En 1992-1993, il est affecté au Centre d'essais en vol de Brétigny-sur-Orge et effectue un stage à la Cité des étoiles à Moscou pendant deux mois. Il participe à 26 missions de combat pendant la Guerre du Golfe (1990-1991). Il commande les opérations de l'Escadron de chasse 1/2 Cigognes avant de devenir chef-pilote au centre d’essai en vol. Sa carrière militaire qui le mène au grade de Colonel en fait un expert en relations internationales : de ses nombreuses responsabilités, on retiendra la mise en place du premier échange avec les Mig 29 de l’Armée Polonaise et le survol de l’Irak pendant la « No Fly zone » en 1994.
Dans l'attente de son affectation, il remplit des fonctions techniques au Département « Opérations et systèmes » du Bureau des Astronautes à Houston, ce qui l’amène à travailler sur le programme NASA X-38 (Crew Rescue Vehicle) dans la définition des interfaces de pilotage et contrôle. Il travaille ensuite à la modernisation du poste de pilotage de la navette spatiale.
Il pilote à plusieurs reprises l’Airbus A300 ZERO-G, spécialement conçu pour réaliser des vols paraboliques permettant pendant une vingtaine de secondes d’être en apesanteur.
Il est désigné pour faire partie de la mission STS-111 avec la navette Endeavour du 5 au à bord de la Station spatiale internationale. Au cours des 332 heures passées dans l’espace, il effectue trois sorties extravéhiculaires d’une durée totale de 19 h et 31 min avec Franklin Chang-Diaz pour installer sur la station une base mobile utilisée par le bras robotique Canadarm. La mission, qui avait également pour but de renouveler l’équipage de la station spatiale, est un succès, même si de mauvaises conditions météorologiques en Floride ont obligé la navette à se poser à Edwards Air Force Base, en Californie[5].
Depuis 2004, Philippe Perrin est pilote d’essai chez l’avionneur européen Airbus, basé à Toulouse. Il est impliqué dans la réalisation de plusieurs programmes importants tels que le grand porteur A 380 et du programme militaire Airbus A400M. Il est aujourd’hui plus particulièrement impliqué dans les aspects « recherche avions futurs ».
Engagement en faveur de l'environnement
Philippe Perrin consacre une partie de son temps désormais à faire partager son expérience à travers de nombreuses conférences, dont beaucoup devant des jeunes[6].