Né en région parisienne en 1975, Patrick Loiseleur commence la musique à l'âge de cinq ans avec l'étude de l'alto. Il écrit de la musique en autodidacte dès l'adolescence. Après un baccalauréat scientifique, il cède à son autre grande passion en étudiant les mathématiques. Il intègre l'École Normale Supérieure de Paris et obtient un doctorat d'informatique à l'Université Paris-Sud – Orsay. En 2007, il reprend les études musicales à l'ENM Alfred Cortot (avec Michel Merlet) où il obtient en 2009 un Diplôme de Composition et d'Orchestration, puis au Conservatoire Royal de Liège où il décroche en 2011 une Licence d'Alto dans la classe de Pierre-Henri Xuereb et en 2013 un Master de Composition dans la classe de Michel Fourgon. Il partage actuellement son temps entre un emploi d'ingénieur de recherche à temps partiel et la composition musicale.

En 2013, sa Victoire de Guernica pour soprano colorature et ensemble instrumental est primée aux Rencontres internationales de composition de Cergy-Pontoise. En 2014, sa pièce pour 13 altos, « 13.2 milliards d'années-lumière », est créée à la Philharmonie de Cologne par Vincent Royer et la section d'altos du Gürzenich Orchester. En 2019, le baryton L'Oiseleur des Longchamps et la pianiste Mary Olivon publient chez Triton un disque de ses mélodies intitulé Aporie. Un autre album, En Blanc et Noir, avec Orlando Bass (piano), Philippe Hattat (piano) et Rachel Koblyako (violon) paraît en 2020. Durant la pandémie du Covid-19, il écrit son premier opéra, Papageno et Tindarella, partiellement créé à l'été 2023.

Il collabore avec des artistes tels que Vincent Royer (alto), Sevan Manoukian (soprano), Pascal Devoyon et Rikako Murata (piano), Jean-Pierre Peuvion (clarinette), Christophe Beau (violoncelle), Karine Lethiec (alto), Axia Marinescu (piano), Alain Pire (trombone).

Son style inclassable tient aussi bien à son parcours atypique qu'à une réelle indépendance. Il ne cherche pas à gagner des concours ou des commandes, mais avant tout à exprimer des émotions contrastées de façon sincère. Il reste néanmoins influencé par la musique française de Ravel à Messiaen, Grisey et Murail. Sa musique, toujours respectueuse des interprètes et des voix, se caractérise par une grande liberté, par des ruptures et des mélanges stylistiques, et par un sens du théâtre perceptible même dans les œuvres instrumentales.

Il a construit sa propre théorie harmonique sous l'appellation de « musique hypertonale » visant à dépasser l'opposition binaire entre tonalité et atonalité, entre tradition et avant-gardisme. Cela consiste à travailler avec des accords de 6, 7 ou 8 sons, aux couleurs légèrement saturées, dans lesquels un centre tonal reste perceptible. Les fonctions tonales sont alors complètement repensées dans un espace élargi, qui inclut à la fois la tonalité et le sérialisme comme cas particuliers. D'un côté en allégeant les textures vers des accords à 4 ou 5 sons qui se rapprochent des 7èmes et des 9èmes de la musique tonale, de l'autre en accentuant les dissonances ou en saturant jusqu'au cluster.

Il tient le Journal de Papageno, un blog où il partage depuis 2007 ses coups de cœur ainsi que ses réflexions sur son travail et sur la musique d'aujourd'hui.

Très engagé pour la cause des enfants, il est également vice-président bénévole de l'association Face à l'Inceste, avec laquelle il travaille depuis 2016, il a rédigé ou corédigé trois ouvrages pratiques dédiés à la prévention des violences sexuelles envers les enfants :