Après des études de lettres, de sciences politiques et d’histoire de l’art, Alain Rey est engagé en 1952 par Paul Robert, pour collaborer au Dictionnaire alphabétique et analogique dont il devient en 1956 le secrétaire général rédactionnel, responsable de l’équipe de collaboration.
Commencé à Alger, continué à Casablanca, puis à Paris, le Grand Robert de la langue française en 6 volumes finit de paraître en 1964.

Paul Robert lui confiera ensuite, peu de temps avant de mourir, la tâche de reprendre et d’amplifier ce dictionnaire. Le Grand Robert de la langue française en 9 volumes (1985) en résulte, après six ans d’un travail intense et collectif.
Entièrement enrichie par Alain Rey et son équipe, la dernière édition, parue en 2001 en 6 volumes, constitue le plus grand dictionnaire moderne de la langue française.

Alain Rey, avec Josette Rey-Debove et Henri Cottez, entreprend à la demande de Paul Robert, la rédaction du Petit Robert, qui paraît en 1967. En 1993, paraîtra le nouveau Petit Robert de la langue française, écrit en collaboration avec Josette Rey-Debove.
Puis il rédige et dirige le Micro Robert, le Petit Robert des noms propres (1974), le Dictionnaire des expressions et locutions (1979).

Des travaux d’histoire des idées et de philosophie (collaboration à l’Encyclopédie philosophique publiée aux PUF en 1990-91) et d’histoire (collaboration à la Mémoire de la France dirigée par Pierre Nora, Gallimard, 1988) incitent Alain Rey à montrer que l’on peut consacrer un livre entier à un mot, à condition qu’on examine tous les aspects et les usages (Révolution : histoire d’un mot, Gallimard 1989). Cette étude constituait un avant-propos pour un dictionnaire d’histoire des mots, incluant l’étymologie lointaine (jusqu’à l’indo-européen) et les avatars de tous les vocables importants du français depuis les premiers textes jusqu’à nos jours : une sorte de célébration du 1er millénaire de la langue française ! Ce Dictionnaire historique de la langue française crée l’événement à sa parution en 1992. Une nouvelle édition suivra en 1998.

Alain Rey crée à nouveau l’événement en 2005 avec le Dictionnaire culturel en langue française (4 volumes sous coffret), qui explore, pour la première fois dans l’histoire mondiale des dictionnaires, la véritable dimension des mots : la langue et la culture.
Pour en savoir plus : l’origine du projet

Après un an de professorat en Amérique du Nord (Université d’Indiana, puis de Montréal), Alain Rey publie chez Gallimard un ouvrage sur le saint et laïque patron des auteurs de dictionnaires : Littré, l’humaniste et les mots (1970), qui obtient un prix de l’Académie française.
Il écrit sur la lexicologie (La Lexicologie : lectures, Klincksieck, 1970), la science des signes (Théories du signe et du sens, Klincksieck, 2 vol : 1973, 1976), la terminologie ( La Terminologie, PUF, 1979).
Il écrit également pour de nombreuses revues de linguistique et de sémiotique, en France, en Allemagne, aux États-Unis (Semiotica), en Roumanie, en Asie ; il aborde l’histoire des dictionnaires (étude sur Furetière, 1978, Encyclopédies et Dictionnaires, PUF, 1982), l’histoire et la théorie littéraire (Dictionnaire des littératures de langue française, avec J.P. de Beaumarchais et D. Couty, Bordas 1987, 3, puis 4 vol. : prix Georges Pompidou), l’argot (Dictionnaire du français non conventionnel, avec Jacques Cellard, Hachette-Masson, 1980) (Le Théâtre, avec D. Couty, Bordas 1979), la bande dessinée (Les Spectres de la bande, Éd. de Minuit, 1978).
Co-directeur de la revue allemande Lexicographie (Niemeyer Verlag, depuis 1985) et de la collection Approaches to semiotics (Berlin-New-York), Alain Rey a collaboré pendant deux ans au Trésor de la Langue Française à la demande du CNRS.
En 1997, Alain Rey est nommé Président de la Commission de terminologie du ministère de la Culture et de la Communication.