Patrice Terrier obtient son doctorat de psychologie à Toulouse 2 (1996), après un DESS en psychologie du travail et de la vie sociale (1989) et un DEA de psychologie des processus cognitifs (1990). Préalablement à son recrutement à l’université, il est successivement chargé d’études au Centre d’études de la navigation aérienne (CENA) (Toulouse), chercheur au département d’ergonomie et psychologie industrielle de l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS) (Vandœuvre-lès-Nancy), consultant facteurs humains à Eurocontrol - Institut des services de la navigation aérienne (Luxembourg).
Enseignant-chercheur au département psychologie cognitive et ergonomie de l'UFR de psychologie (maître de conférences sur un poste ‘ergonomie’, 1998-2008 ; professeur sur un poste ‘psychologie cognitive et ergonomie’, 2008-présent), il est rattaché à l'UMR 5263 Cognition, Langues, Langage, Ergonomie (CLLE). Il développe pendant dix ans un curriculum en ergonomie et psychologie cognitive (228 heures, 18 enseignements pour 2 UFR, 2 IUP, 1 DUT expérimental et l'I.E.D. Paris), assure la responsabilité d’axes de recherche au sein du laboratoire CLLE (2007-2016) et organise les séminaires résidentiels des Doctoriales Midi-Pyrénées pour l'établissement (2007-2012). Il co-dirige l'école doctorale multidisciplinaire de site qui promeut les thèses des domaines aéronautique et astronautique appuyées sur deux disciplines scientifiques (2010-2015) et participe au groupe de travail éthique et intégrité scientifique de la commission stratégie recherche de l'université Paul Sabatier (2014-2015).
Il est nommé membre du Conseil national des universités 16è section (2011-2015) et nommé membre de l'instance nationale pour la prime d'excellence scientifique (en 2012 puis en 2013), avant de servir comme responsable scientifique au département Sciences Humaines et Sociales de l’Agence nationale de la recherche (2014-2017). Placé en délégation à 50% (2 à 3 jours de présence hebdomadaire à Paris), il est en charge de trois sujets dans l'appel générique (innovation, travail ; la révolution numérique : rapport au savoir et à la culture ; l'usine du futur) et met en place, avec les responsables scientifiques d'autres départements, de nouveaux comités d'évaluation interdisciplinaires. Il représente le département SHS aux comités du programme laboratoire commun organisme de recherche - PME/ETI (Labcom).
Il a été membre du comité exécutif de l'association européenne d'ergonomie cognitive (EACE) (1999-2001), membre du comité scientifique de trois revues scientifiques (International Journal of Human Factors and Ergonomics ; International Journal of Cognitive Performance Support ; Psychologie Française). Depuis 2018, il est éditeur associé pour la revue International Journal of Human Factors and Ergonomics, expert indépendant pour l'Agence exécutive de la recherche, et contribue à piloter un groupement de recherche multidisciplinaire (INSB/INSHS) sur la mémoire (GDR CNRS 2013 Mémoire).
Sa recherche s'organise principalement autour des phénomènes de mémoire, dans leur relation à la situation d'interaction personne-système. Elle mobilise les conceptions de la mémoire pour lesquelles la mémoire est un ensemble de procédures, d'opérations, de façons de traiter l'information (plutôt qu'un lieu où la connaissance est enregistrée). L'approche atttributive, le cadre du traitement approprié au transfert, les conceptions duelles des processus mnésiques et les paradigmes qui visent à distinguer l'utilisation implicite (automatique) et explicite (contrôlée) de la mémoire et à caractériser le niveau de généralité des représentations associées (représentations gist, représentations verbatim) constituent des outils conceptuels et méthodologiques importants. Cette recherche se réalise dans des contextes aussi divers que le nucléaire embarqué, le contrôle aérien et le pilotage, le suivi de procédure, le dialogue humain-machine, la recherche d'information sur Internet, la représentation du risque sanitaire chez les professionnels, certaines situations de décision et jugement.
Habilité à diriger les recherches en 2006, il a encadré 10 thèses (7 soutenues, 3 en cours) et signé 80 publications principales (articles de revues à comité de lecture, communications publiées, chapitres d'ouvrages, ouvrages coédités).