Pascal nació en Santiago de Chile.^[3]​ Su madre era la chilena Verónica Pascal, psicóloga infantil, y su padre es el chileno José Balmaceda, médico de fertilidad. Es el segundo de cuatro hijos, un hermano y dos hermanas,^[4]​ la actriz y activista transgénero Lux Pascal^[5]​^[6]​ y la productora Javiera Balmaceda.^[7]​

Su familia y ascendencia está ligada a los orígenes de la nación chilena, pues es descendiente directo de Mateo de Toro Zambrano,^[8]​ el presidente de la Primera Junta Nacional de Gobierno de Chile del 18 de septiembre de 1810, séptimo abuelo de Pascal (novena generación). Es descendiente del jugador y entrenador chileno de fútbol Fernando Riera, conocido por haber obtenido el tercer lugar con la selección de fútbol de Chile en la Copa Mundial de Fútbol de 1962^[8]​

Los padres del actor fueron simpatizantes del presidente Salvador Allende,^[9]​ y estuvieron involucrados en el movimiento de oposición contra la dictadura militar de Augusto Pinochet alrededor de la fecha de su nacimiento. Además, su madre Verónica Pascal era prima de Andrés Pascal Allende, sobrino del presidente Salvador Allende, y dirigente del MIR (Movimiento de Izquierda Revolucionaria).^[10]​

Poco después de su nacimiento, su familia obtuvo asilo político en Dinamarca donde vivieron un tiempo.^[11]​ Posteriormente se trasladaron a Estados Unidos. Pascal se crio en San Antonio (Texas) y en el Condado de Orange (California). Practicó natación competitiva durante su infancia, llegando a participar en los campeonatos estatales de Texas a la edad de once años, pero dejó la natación después de ingresar en clases de teatro.

Se mudó a Nueva York en 1993 y ha vivido allí desde entonces.^[12]​ Estudió arte dramático en la Orange County High School of the Arts y la Tisch School of the Arts de la Universidad de Nueva York.

Mientras estudiaba en la Universidad de Nueva York, su padre estuvo involucrado en un escándalo en la clínica de fertilidad del condado de Orange que dirigía con otros dos hombres,^[13]​ como resultado de lo cual su padre, madre y dos hermanos menores regresaron a Chile.^[14]​ Su madre falleció poco tiempo después.^[15]​ Luego de su muerte, Pascal comenzó a usar el apellido de su madre profesionalmente tanto en honor a ella como porque dijo que los estadounidenses tenían dificultades para pronunciar su primer apellido, Balmaceda.^[16]​^[17]​

Pascal ha aparecido en series de televisión como Buffy, la cazavampiros, The Good Wife y Graceland.^[19]​ También apareció en la tercera temporada de Homeland, en septiembre de 2013.

En junio de 2013, fue contratado para interpretar a Oberyn Martell, la «Víbora Roja», en la cuarta temporada de la serie de HBO Juego de tronos,^[20]​ y también como el agente del FBI Marcus Pike en la serie El mentalista.

También tiene una extensa experiencia en teatro, como director y actor. Recibió el Premio del círculo de críticos de LA y el Premio Garland por su interpretación de Phillip en la obra Orphans y ha actuado en obras clásicas y contemporáneas en todo el país norteamericano. Ha actuado en las obras Maple and Vine de Jordan Harrison, Beauty of the Father de Nilo Cruz, Based on a Totally True Story de Roberto Aguirre-Sacassa, Sand de Trista Baldwin, Old Comedy de David Greenspan, Some Men de Terrence McNally y el Macbeth producido en 2006 por Shakespeare in the Park.^[21]​ Es miembro de la LAByrinth Theater Company de New York.^[22]​

En 2015 protagonizó la película de vampiros, Bloodsucking Bastards, como Max.^[23]​ En abril, Pascal coprotagonizó con Heidi Klum, el video musical de Sia, «Fire Meet Gasoline».^[24]​^[25]​

Desde agosto de 2015 a septiembre de 2017, interpretó durante tres temporadas al agente de la DEA, Javier Peña, en la serie de Netflix Narcos.^[26]​^[27]​ En el verano de 2017, la firma española Loewe, lo escoge como imagen de su perfume Solo.^[28]​

En 2017, interpretó al agente Whisky en Kingsman: The Golden Circle de Matthew Vaughn y al mercenario Pedro Tovar en The Great Wall.^[29]​ En 2018, Pascal coprotagonizó como Dave York, el principal antagonista de la película de thriller, The Equalizer 2, protagonizada por Denzel Washington.^[30]​

En noviembre de 2018, se anunció que formaría parte del reparto de la serie de Disney+, The Mandalorian, la primera serie de acción en vivo de Star Wars.^[31]​^[32]​ Finalmente estrenada en 2019 y dando vida al protagonista. En 2019, también interpretó a Francisco «Catfish» Morales en el drama de atraco de Netflix, Triple Frontier. Ese mismo año, hace su debut en Broadway en la obra de teatro King Lear con Glenda Jackson y Ruth Wilson.^[33]​

En diciembre de 2020, se estrenó Wonder Woman 1984 la novena entrega del Universo extendido de DC (DCEU) dirigida por Patty Jenkins y donde Pascal le da vida a Maxwell Lord.^[34]​^[35]​

En febrero de 2021, se anunció que Pascal había sido elegido para interpretar a Joel Miller en la serie de televisión de HBO, The Last of Us, basada en la serie de videojuegos del mismo nombre, la cual se estrenó el 15 de enero del 2023.^[36]​

En 2022, coprotagonizó The Unbearable Weight of Massive Talent junto a Nicolas Cage,^[37]​ y fue parte del elenco de la comedia La burbuja, dirigida por Judd Apatow.^[38]​ Además rodó un cortometraje, junto a Ethan Hawke, titulado Extraña forma de vida (2023), del director Pedro Almodóvar.^[39]​ El cortometraje, fue estrenado en mayo de 2023 en el Festival de Cannes.^[40]​ Pascal previamente había expresado su admiración y sus ganas de trabajar con Almodóvar.^[41]​^[42]​

Al año siguiente, participó como anfitrión en un episodio de la temporada número 48 de Saturday Night Live. El invitado musical en aquella ocasión fue la banda británica Coldplay.^[43]​ En abril de ese año, fue escogido por la revista Time como una de las 100 personas más influyentes del mundo.^[1]​ Además fue confirmado en el reparto de la película de Ethan Coen, Drive-Away Dolls (2024).^[44]​ Apareció como actor de doblaje en la película de anmiación, The Wild Robot, interpretando a Fink.^[45]​^[46]​ En noviembre, protagonizó la segunda entrega de Glatiator (2000), la secuela titulada Gladiator II, de Ridley Scott.^[47]​^[48]​ También interpretó a Clint en la película dramática, Freaky Tales (2024).^[49]​

Fue seleccionado para interpretar a Reed Richards / Sr. Fantástico, superhéroe de Los 4 Fantásticos en la película Los Cuatro Fantásticos: primeros pasos (2025),^[50]​ perteneciente al Universo Cinematográfico de Marvel, personaje que también encarnará en los largometrajes Avengers: Doomsday (2026) y Avengers: Secret Wars (2027).^[51]​

En 2025, coprotagonizó la comedia romántica, Materialists (2025) de Celine Song, junto a Dakota Johnson y Chris Evans.^[52]​ Además, protagonizó la película dramática de western del director Ari Aster, como Ted Garcia. Eddington (2025) fue estrenada en el Festival de Cannes en mayo del mismo año.^[53]​ También protagonizará la película de cine negro, Tropico (2025) como Marcos.^[54]​

Cuando Pascal se mudó a Nueva York en 1993, se hizo amigo de la actriz Sarah Paulson^[55]​ y del también actor Oscar Isaac. Trabajó junto con este último en el musical fuera de Broadway, Beauty of the Father.^[56]​^[57]​ Se identifica como agnóstico^[58]​ y es un defensor de los derechos LGBT.^[59]​

El 23 de noviembre de 2021 hizo público su respaldo al candidato de frente amplio Gabriel Boric en las elecciones presidenciales de Chile de 2021 a través de sus redes sociales.^[60]​

• Pedro Pascal en Internet Movie Database (en inglés).