นายพิชัย นริพทะพันธุ์ เกิดเมื่อวันที่ 29 ตุลาคม พ.ศ. 2504 เป็นบุตรของนายรณชัย กับนางสุวรรณี นริพทะพันธุ์ สำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนอัสสัมชัญ และระดับปริญญาตรี สาขาเศรษฐศาสตร์ และระดับปริญญาโท ด้านการบริหารธุรกิจ (MBA) จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
ด้านชีวิตครอบครัว สมรสกับนางธัญยธรณ์ นริพทะพันธุ์ เป็นทันตแพทย์ มีบุตรด้วยกัน 3 คน คือ พชร นริพทะพันธุ์ , สาริศฐ์ นริพทะพันธุ์ และนนท์นริฐ นริพทะพันธุ์
พิชัย เริ่มเข้าสู่เวทีการเมือง ในปี พ.ศ. 2551 นายพิชัย นริพทะพันธุ์ ได้รับตำแหน่งรัฐมนตรีช่วยว่าการกระทรวงการคลัง ในรัฐบาลนายสมัคร สุนทรเวช แทนร้อยตรีหญิง ระนองรักษ์ สุวรรณฉวี แกนนำกลุ่มโคราช ต่อมาในการเลือกตั้ง พ.ศ. 2554 ได้ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎร แบบบัญชีรายชื่อ พรรคเพื่อไทย โดยถูกจัดลำดับในบัญชีรายชื่อผู้สมัคร ส.ส. เป็นลำดับที่ 124 แต่ไม่ได้รับเลือกตั้ง พิชัย ยังได้เป็นทีมเศรษฐกิจของพรรคเพื่อไทย โดยได้ทำการดีเบตระหว่างโครงการรับจำนาข้าวตันละ 15,000บาท กับโครงการรับประกันราคาข้าว
ในวันที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2554 ได้รับแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงพลังงาน ในรัฐบาลของนางสาวยิ่งลักษณ์ ชินวัตร ปลายปี พ.ศ. 2554 ระหว่างดำรงตำแหน่งได้ดำเนินการวางนโยบายและแผนพลังงานให้กับประเทศในทุกด้าน และในช่วงน้ำท่วมใหญ่ในปลายปี 2554 ได้ให้รัฐบาลใช้กระทรวงพลังงานที่ตั้งบนตึกเอนโก้ เป็นศูนย์ป้องกันและช่วยเหลือน้ำท่วมหลังจากที่ที่ตั้งเดิมในสนามบินดอนเมืองถูกน้ำท่วมจนกระทั่งน้ำลด
การเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรไทยเป็นการทั่วไป พ.ศ.2562 เขาได้ลงสมัครรับเลือกตั้งสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบบัญชีรายชื่อ สังกัดพรรคไทยรักษาชาติ ลำดับที่ 9 แต่พรรคไทยรักษาชาติ ถูกศาลรัฐธรรมนูญตัดสินยุบพรรคก่อนวันเลือกตั้ง ในปี 2563 ได้รับเลือกจากที่ประชุมใหญ่ให้เป็นรองหัวหน้าพรรคเพื่อไทย
และในวันที่ 4 ก.ย. 2567 โปรดเกล้า ครม.แพทองธาร ซึ่ง "พิชัย นริพทะพันธุ์" นั่งเก้าอี้ตำแหน่งรัฐมนตรีว่าการกระทรวงพาณิชย์