1946年5月21日出生于日本东京涩谷区的原宿,是家中的长子。父亲深町辰夫是一名高中学校的美术教师,母亲则是一名钢琴教师。他在2岁时接触钢琴曲,3岁起学习钢琴,被人们称誉为“神童”。同时,他在多名音乐教师的精心培育下学习音乐知识,从高中时代开始便从事于歌剧的乐曲指挥及演出事项。他在1965年进入东京艺术大学音乐系作曲科就学,师从池内友次郎和三善晃,在1969年毕业前的10天申请退学。
1969年在校期间的戏剧公演中,他负责制作改编自陀思妥耶夫斯基小说《白痴》的戏剧音乐部分,自此开始了在音乐界的生涯。此后他作为作曲家、编曲家和各类艺术团体的主要成员,为许多音乐界人士(如井上阳水、泽田研二、五轮真弓、加藤登纪子、山口百惠等人)创作了专辑,并负责许多音乐剧、电影、电视剧和动漫的音乐制作。此外,他还在音乐工作室和音乐人的圈子里,从事包括古典乐、爵士乐、爵士摇滚乐、摇滚乐及前卫音乐在内的广泛领域工作。尤其是他作为电子合成器的演奏家,在日本开创了先河。
1984年他被东京大学教养系邀请为特别讲座方面的讲师,教授了一年的音乐美学。1989年4月就任洗足学园音乐大学音乐系教授,设立了日本最早的电子合成器学科。同时,他还兼任该大学音乐工学研究所所长,将音乐和科学之间的文化性融合做为研究目标,而此领域在日本尚无先例,也因此成为该研究所的发起者,在1996年的时候申请退职。2008年~2009年间在早稻田大学开放教育中心举行了数场有关“感性问题”的演讲。
即使作为日本为数不多的、拥有独立音乐观的音乐家,深町纯的活动也备受瞩目。1971年发行第一张专辑《某年轻人的肖像》(ある若者の肖像),在日本以第一位钢琴弹唱歌手兼曲作者的身份初次亮相。作为摇滚键盘手、及在此之后的爵士摇滚流派的专辑制作活动中,他和纽约音乐工作室的音乐人们(如Steve Gadd)之间,加深了相互间的交流。通过邀请对方前来日本现场演出等行为,为在日本普及此类音乐做出了贡献。这个时期,他精力充沛地制作了为数众多的原创专辑,代表作为1978年发行的《On the Move》。
然而,他对商业至上的音乐界常抱怀疑态度。这种内心的矛盾使他在20世纪80年代后,自动停止了专辑的制作,此后的个人活动大多以乐队或双重奏的现场演出为主。最为突出的是,他的钢琴现场即兴独奏吸引了众多不同年龄层的音乐爱好者,并一直得到他们的支持。2000年他再次开始真正的创作,用钢琴独奏的专辑《四季》,向独立制作音乐圈发出信息——“我的目标是创作出让日本骄傲于世界的‘日本音乐’。”2001年前后在《春》、《夏》、《秋》、《冬》4张专辑中,分别新加入之前未收录的曲目。这是他事隔17年后,再次对主流音乐圈展现自己的音乐,并征求公众认同。同时,在自己创作活动的基础上,他和不同领域的艺术家之间的合作也十分活跃突出。
2010年11月22日,他因主动脉夹层所导致的心囊血肿病逝,享年64岁。