Né en 1962, Laurent Pelly crée à l'âge de 18 ans la compagnie Le Pélican, avec laquelle il met en scène Si jamais j'te pince de Labiche, Le Dîner bourgeois de Monnier, En cas de pluie de Philippe Beglia, tout en travaillant avec d'autres institutions (Chat en poche de Feydeau et Tartuffe au C. D. N. Nord Pas-de-Calais, en 1986).

Co-directeur de la compagnie avec Agathe Melinand à partir de 1989, ils y créent de nombreux spectacles : Dernière Conquête Itinéraire harmonique d'un trio las (à l'Opéra-Comique et en tournée), Quel amour d'enfant ! de la Comtesse de Ségur, Comment ça va ? Au secours ! de Vladimir Maïakovski, Comment j'ai écrit certains de mes livres de Raymond Roussel, La famille Fenouillard, donné en tournée pendant trois ans.

En 1989, pour le bicentenaire de la Révolution française, Laurent Pelly met en scène Madame Angot de Maillot, qu'il reprend ensuite, dans une deuxième version, au Théâtre national de Chaillot, scène avec laquelle il collabore à plusieurs reprises (Eva Perón de Copi et Un cœur sous une soutane Tentative de commémoration, spectacle sur Arthur Rimbaud).

En 1994, l'année où il réalise Talking Heads d'Alan Bennett au Théâtre Paris-Villette, Laurent Pelly est nommé metteur en scène associé au Cargo / Centre Dramatique National des Alpes. Parmi ses spectacles les plus marquants : L'Heureux Stratagème de Marivaux, Loretta Strong de Copi, La Baye de Philippe Adrien et La Danse de mort de Strindberg. Ailleurs, il travaille sur Peines d'amour perdues de Skakespeare à l'Odéon-Théâtre de l'Europe ou à la Cité de la musique pour Souingue, qui tournera jusqu'en 1999.

1997 est une année charnière : nommé directeur du Centre Dramatique National des Alpes, Laurent Pelly met en scène Des héros et des dieux Hymnes homériques au Festival d'Avignon, avant d'aborder l'opéra avec Orphée aux Enfers à Genève et à Lyon (direction musicale Marc Minkowski). En 1998, il revient à Avignon pour Vie et mort du Roi Jean de Shakespeare, dans la Cour d'Honneur, puis, en 1999, renoue avec l'univers lyrique à travers Platée de Rameau au Palais Garnier, toujours avec Marc Minkowski au pupitre. Dans l'intervalle, il propose, au Cargo de Grenoble, Et Vian ! En avant la zique !, spectacle conçu avec Agathe Melinand, repris à la Grande Halle de la Villette en 1999.

L’an 2000 est placé sous le signe de C'est pas la vie ?, création musicale en deux étapes, dont la première partie (Stop ! Maintenant Étape Revue !) a été représentée en janvier et février en Rhône-Alpes et à Suresnes et la deuxième (Contes actuels et polyphoniques) lors du Festival d'Avignon et en tournée.
À l’automne 2000, il met en scène La Belle Hélène d’Offenbach au Théâtre du Châtelet - direction musicale Marc Monkowski (Victoire de la musique et prix du Syndicat de la critique dramatique et musicale). Spectacle repris à l’automne 2001.

En 2001, Laurent Pelly dirige un atelier-spectacle pour le Conservatoire National de Région /Grenoble, La journée d’une rêveuse de COPI et, à l’automne, met en scène au CDNA /Cargo-Hors les murs, Les chaises d’Eugène Ionesco. En novembre 2001, il participe aux côtés de la chorégraphe Laura Scozzi, à la production des Sept péchés capitaux au Palais Garnier.

En 2002, il met en scène au CDNA/Cargo-Hors les murs, Cocinando de Lucia Laragione et For ever-Stendhal, d’Agathe Melinand, puis à l’automne 2002, pour le CDNA, Le voyage de Monsieur Perrichon d’Eugène Labiche, spectacle en tournée jusqu’au printemps 2003.
En décembre 2002, il signe la mise en scène de La Périchole d’Offenbach pour l’Opéra de Marseille.

En février 2003, sous la direction musicale de Marc Minkowski, à l’Opéra de Lausanne, il met en scène Les Contes d’Hoffmann d’Offenbach.
Il vient de mettre en scène pour le « Seiji Osawa project » au Japon : Gianni Schicchi de Puccini et L’Heure espagnole de Ravel, sous la direction musicale de Seiji Osawa. En juillet 2003, il présente La Belle Hélène au Festival de Santa Fe et en 2004 Le roi nu d’Evguéni Schwartz.

En janvier 2005, Laurent Pelly crée Foi, amour, espérance d’Ödön von Horvath au CDNA/MC2 Grenoble, puis Le Roi malgré lui d’Emmanuel Chabrier à l’Opéra de Lyon et L’Amour des trois oranges de Prokofievà l’Opéra d’Amsterdam.

2006-2007 mise en scène Une visite inopportune de Copi et les malices de Plick et Plock de Christophe, à Paris.
Aussi la voix humaine et le chateau de Barbe bleue commandées par l'opéra de Lyon.

En 2008, il monte L'avenir est dans les oeufs et Jacques ou la soumission d'Eugène Ionesco.

En avril 2007, Laurent Pelly et Agathe Mélinand sont nommés, par le ministre de la Culture, Directeurs du Centre dramatique national de Toulouse TNT – (Théâtre de la Cité). Ils remplacent ainsi Jacques Nichet, à partir de janvier 2008.

En 2006-2009 il met en scène le spectacle musical Souingue ! Souingue !.

En 2012/13, il met en scène Macbeth de Shakespeare et Mangeront-ils ? de Victor Hugo au TNT.