C'est à Liège en Belgique, sa ville natale, qu'il obtient à 21 ans ses premiers prix d'art dramatique et de déclamation. Débute alors une carrière d'acteur de théâtre dans la troupe permanente du Théâtre du Gai Savoir.

Toujours à la recherche de nouvelles expériences, Pierre-Yves Duchesne entre au Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris. Il y est reçu dans la classe de chant d'Andréa Guiot et de Nicole Broissin. Il en sortira deux années plus tard avec un premier prix. Il s'ensuivra un périple de dix ans qui l'emmènera dans les opéras de France et de Belgique à l'affiche de nombreuses opérettes. Sa carrière s'oriente également vers la comédie musicale : Le Fantôme de l'Opéra (Neue Flora de Hambourg), Les Misérables (Mogador et Opéra de Bonn), Titanic (Opéra de Liège et Avignon), Tintin, le temple du soleil (Palais des Beaux Arts de Charleroi) notamment.

Depuis 2002 où il a assuré la direction vocale des Liaisons dangereuses de Rodrigo Lopez, Pierre-Yves Duchesne encadre de nombreux spectacles musicaux à l'affiche à Paris : Blanche-Neige, Chicago, Nonnesens, Grease, Violon sur le Toît, Aladin... En 2004, il joue dans La Vie Parisienne (mise en scène de Jérôme Savary à l'Opéra comique), Clemenceau, la Tranchée des Baïonnettes, Un de la Canebière. En 2007, il met en scène Anne, le musical, joué à Paris et en tournée à travers la France. La même année, il devient le coach vocal des candidats sur La France a un incroyable talent sur M6 et plus récemment pour A la recherche du nouveau Michael Jackson sur W9.

Pierre-Yves Duchesne est le fondateur de l'Académie Internationale de Comédie Musicale (AICOM) , la première école de formation professionnelle dédiée au théâtre musical, et de l'AICOM Junior, à destination du jeune public.

En 2009, il devient le coach personnel de Lara Fabian. Ensemble, ils multiplient les projets artistiques pour la saison 2009/2010 et partent en tournée internationale.