חתן פרס ישראל לשנת 1977 בגאוגרפיה.
נולד בברלין. למד גאוגרפיה באוניברסיטאות פרייבורג ופרנקפורט. לאחר מכן עבר לאוניברסיטת ברלין, ממנה יצא להרי אורל ברוסיה לסקר גיאומורפולוגי, ובסיום מחקרו החליט לעבור לשווייץ, עקב עליית הנאצים לשלטון. באוניברסיטת ברן סיים דוקטורט על נהרות באיטליה. בשנת 1935 עלה לארץ ישראל.

לאחר עלייתו ארצה התקבל כעוזר בספרייה של הגאולוג יהודה פיקרד. בשנת 1937 יזם את הוצאת אטלס ארץ ישראל, אך בטרם מימוש הרעיון גויס לשורות הצבא הבריטי ושירת ביחידת המיפוי במצרים ובאירופה. בשובו ארצה שירת בשירות המיפוי המנדטורי ובמלחמת העצמאות השתתף בלחימה. בתום המלחמה הקים את המחלקה לגאוגרפיה באוניברסיטה העברית בירושלים ועמד שנים רבות בראשה. היה פעיל בתוך מוסדות האוניברסיטה העברית (בין השאר כיהן כסגן נשיא האוניברסיטה) ומחוץ לה. היה לנשיא הראשון של האגודה הגאוגרפית הישראלית (1961 - 1977). עמירן נחשב לאבי הגאוגרפיה המודרנית בישראל. הרבה לחקור ולפרסם בתחומים שונים של הגאוגרפיה, החל מגאוגרפיה אזורית (חבלית) ועירונית, וכלה בגאוגרפיה סביבתית. אחד הפרויקטים החשובים שהוביל וערך היה אטלס ישראל ואטלס ירושלים. כן היה חלוץ המחקר הגאוגרפי של כפרי הערבים וערי הפיתוח וחקר אפשרויות להגברת הגשמים בישראל. העמיד תלמידים הרבה - רבים מהם היו פרופסורים לגאוגרפיה באוניברסיטאות השונות בארץ.
היה הראשון לזכות בפרס ישראל בתחום הגאוגרפיה, בשנת 1977. היה נשוי לרות עמירן, ארכאולוגית וחוקרת ארץ ישראל, זוכת פרס ישראל לשנת 1982. היו לבני הזוג הראשונים שזכו בפרס. בני הזוג עמירן הורישו את כל עזבונם לאוניברסיטה העברית בירושלים במטרה להקים קרן מלגות לסטודנטים מצטיינים בגאוגרפיה ובארכיאולוגיה.