Pellegrini wurde 1975 in Banská Bystrica als Sohn einer Lehrerin und eines Automechanikers geboren. Seine italienische Familie immigrierte vor demErsten Weltkrieg in die Slowakei (damalsOberungarn, Teil vonÖsterreich-Ungarn).Nach der Schulausbildung absolvierte er in seiner Geburtsstadt und inKošice einfinanzwissenschaftliches Studium. Anschließend war er alsUnternehmer tätig.
2000 trat Pellegrini in die vonRobert Fico kurz zuvor gegründete ParteiSmer ein. Nach der Parlamentswahl 2002 arbeitete er als Assistent eines Smer-Abgeordneten imslowakischen Nationalrat. Bei denWahlen 2006 wurde er erstmals selbst in den Nationalrat gewählt und bei den Wahlen2010,2012 und2016 jeweils wiedergewählt.
Am 3. Juli 2014 wurde er als Nachfolger vonDušan Čaplovič auf Vorschlag von Premierminister Fico zumBildungsminister ernannt. Bereits am 24. November 2014 übernahm er in Nachfolge vonPavol Paška das Amt des Präsidenten des Nationalrates, das er bis zu den Wahlen 2016 behielt. In der nach den Wahlen 2016 wiederum von Robert Fico gebildetenneuen Regierung übernahm er das Amt des Vizeministerpräsidenten mit der Zuständigkeit für Investitionen.
Nachdem Ministerpräsident Robert Fico infolge einer durch die Ermordung des JournalistenJán Kuciak ausgelösten Regierungskrise zur Fortführung der bisherigen Koalition am 14. März 2018 seinen Rücktritt angeboten hatte, schlug er Pellegrini für das Amt desPremierministers vor. PräsidentAndrej Kiska beauftragte Pellegrini daher am 15. März 2018 mit der Bildung einerneuen Regierung und vereidigte diese am 22. März.[2] Die Smer verlor bei denWahlen im Februar 2020 rund 10 % der Stimmen und wurde nur noch zweitstärkste Kraft.Igor Matovič, Vorsitzender derOĽaNO bildete daraufhin eine neueRegierung, an welcher die Smer nicht mehr beteiligt war. Pellegrini behielt sein Abgeordnetenmandat.
In Folge einer Auseinandersetzung um den Parteivorsitz mit dem umstrittenen Robert Fico trat Pellegrini Anfang Juni 2020 aus der Partei Smer aus[3] und gründete eine eigene Partei.[4] Mittlerweile sind elf von 38 Abgeordneten der Smer zu dieser Partei mit dem Namen „Hlas – sociálna demokracia“ (deutsch: Stimme – Sozialdemokratie) übergetreten.
Pellegrini trat zurPräsidentschaftswahl in der Slowakei 2024 an und galt als Kandidat derRegierung unter Robert Fico. Er gewann die Stichwahl am 6. April 2024 mit 53 Prozent der abgegebenen Stimmen. Er trat das Amt am 15. Juni 2024 an.[5] In Zusammenhang mit der Invasion Russlands in der Ukraine vertritt Pellegrini russlandfreundliche Ansichten.[6]