W latach 1992–1998 pracował w Trybunale Konstytucyjnym jako asystent sędziego. W 1998 został zatrudniony w Zespole Wstępnej Kontroli Skarg Konstytucyjnych i Wniosków, a w 2000 objął stanowisko dyrektora tej jednostki. Wchodził w skład powołanego przez marszałka Sejmu zespołu ds. zmian w Konstytucji RP związanych z członkostwem Polski w Unii Europejskiej.

26 listopada 2010 został wybrany na sędziego Trybunału Konstytucyjnego, będąc kandydatem zgłoszonym przez posłów Platformy Obywatelskiej. 3 grudnia 2010 złożył ślubowanie wobec prezydenta RP. W 2016 wskazany jako jeden z kandydatów na prezesa TK. W styczniu 2017 prokurator generalny Zbigniew Ziobro skierował do TK wniosek kwestionujący zgodność z Konstytucją RP uchwały o wyborze Piotra Tulei oraz Marka Zubika i Stanisława Rymara. Trybunał Konstytucyjny nie rozpoznał wniosku do końca kadencji Piotra Tulei, która zakończyła się 3 grudnia 2019.

Odznaczenia W 2010 prezydent Bronisław Komorowski, za wybitne zasługi w działalności na rzecz funkcjonowania orzecznictwa Trybunału Konstytucyjnego, za osiągnięcia w pracy zawodowej, odznaczył go Krzyżem Kawalerskim Orderu Odrodzenia PolskiPostanowienie Prezydenta Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 19 października 2010 r.