Fils de diplomate, Pierre Duchateau est élevé au Maroc. Après ses études, il est docteur en Droit de l'université de Paris et diplômé de l'école des Sciences politiques de Paris. Après un an passé à la Cour des comptes, il entre à Euratom (mai 1958) et devient chef de cabinet adjoint du président Louis Armand. Il travaille ensuite au cabinet du président Etienne Hirsch puis passe au secrétariat général d'Euratom où il est chargé des relations avec le Conseil et le Parlement en tant que chef de division (1963-1967). En 1967, après la fusion des exécutifs, le commissaire Jean-François Deniau en fait son chef de cabinet adjoint (1967-1973). Après l'élargissement, il est nommé directeur Europe à la direction générale des Relations extérieures (1974-1984). Entre 1984 et 1988, il est ambassadeur de la Communauté européenne auprès de l’OCDE à Paris puis de 1988 à 1994, ambassadeur de l’Union européenne en Chine.