Après un doctorat en Histoire et un passage de cinq ans au CNRS, il publie trois ouvrages scientifiques, puis abandonne la recherche en sociologie politique pour se consacrer au théâtre au début des années 1970. En 1971, il obtient le prix de l’Humour noir avec une adaptation d’un classique élizabéthain de Beaumont et Fletcher, Le Chevalier au Pilon flamboyant, montée par Aristide Demonico à la Maison de la culture de Bourges et au Théâtre Gérard-Philipe de Saint-Denis. Il écrit, met en scène et signe les décors de plusieurs de ses pièces, dont Dehors dedans (Centre dramatique du Nord, 1972), Deux et deux font seuls (Théâtre de l’Est Parisien, 1973), Qu’est-ce qui frappe ici si tôt ? (Théâtre Montparnasse, 1974), L’Éternité depuis le début (Théâtre de l’Odéon, 1974). Il codirige de 1971 à 1973 le Centre dramatique national du nord avec Jacques Rosner, et crée aux éditions Maspero avec Émile Copfermann la collection des Cahiers de la production théârale, dont il assure en 1971 et 1972 la direction des premiers numéros.

Plusieurs de ses pièces sont montées parallèlement par d’autres metteurs en scène, en France et à l’étranger, comme Philippe Adrien, Jacques Rosner, Patrick Chesnais, Yutaka Wada, Henry Pillsbury, Bert de Wildeman, Michel de Warzee, etc. Au milieu des années 1980, il abandonne le théâtre pour se consacrer à l’écriture de scénarios pour le cinéma et la télévision. Il a travaillé notamment avec Philippe de Broca, Francis Girod, Michel Drach, Jean-Michel Ribes, Marco Pico, Jean-Pierre Limosin, Peter Kassovitz, Jean-Pierre Sinapi, Laurent Herbiet, etc. Au total, un peu plus de soixante-dix scénarios. Il a repris son activité théâtrale en 2007, en fondant une compagnie avec sa femme Jenny Arasse, le Théâtre du Dedans, et en montant une nouvelle pièce, Effets de nuit. En 2014, le Théâtre Monparnasse a créé La Colère du Tigre, avec Claude Brasseur et Michel Aumont, dans une mise en scène de Christophe Lidon. Les pièces de Philippe Madral sont publiées aux éditions Stock, Actes Sud et à L’avant-scène théâtre. Il a aussi publié sept romans et quatre essais, dont un sur le théâtre, Le Théâtre hors les murs (éd. du Seuil).