Allievo di Duilio Cambellotti all'Accademia delle belle arti di Roma, fu un esponente di primo piano del Futurismo ed ebbe stretti contatti con i rappresentanti delle avanguardie artistiche europee, col dadaismo con la Section d'Or, il Bauhaus, il De Stijl, il gruppo Abstraction et Création, con Pablo Picasso, Piet Mondrian, Vasilij Kandinskij e Jean Cocteau, operando teoricamente e praticamente anche nel settore dell'architettura. Dal 1913 per un periodo collabora con la rivista mensile milanese Varietas. Nel 1917 fonda con Bino Sanminiatelli la rivista Noi, e nello stesso anno cura le scenografie per il film di ispirazione futurista Thaïs di Anton Giulio Bragaglia, per il quale crea gli interni di una villa onirica e soffocante, le cui pareti sono decorate da spirali, losanghe, scacchiere e figure simboliche e che tanta influenza avranno nelle scenografie antinaturalistiche dell'Espressionismo tedesco. Prampolini occupa un posto a sé nel panorama europeo dell'arte astratta, caratterizzandosi per il suo profondo interesse per il dinamismo e l'organicismo, che si manifesta negli anni trenta e quaranta in visioni cosmiche ed oniriche. Nel 1927 fonda il Teatro futurista di Prampolini. Nel 1928 concepisce il Padiglione Futurista all'Esposizione del Valentino a Torino, eseguito da Fillia e Pino Curtone. Con Fillia realizza nel 1933 un grande mosaico Le comunicazioni per la torre del Palazzo delle Poste della Spezia. Nel 1934 organizza, con Fillia e Defilippis, a Genova, la Prima Mostra di Plastica Murale per l'Edilizia Fascista, fortemente voluta da Marinetti, risultandone infine vincitore, con l'opera Sintesi cosmica dell'Italia fascista, davanti ad Alf Gaudenzi e Giovanni Braggion. Dopo l'esperienza futurista, realizza anche opere polimateriche e, sempre alla ricerca del divenire della materia, dipinge opere bioplastiche, in cui appare talora influenzato da visioni del microcosmo. Suo intento fu, come disse lui stesso, esprimere le estreme latitudini del mondo introspettivo. Morto nel 1956, è sepolto nel Cimitero del Verano.