1570. október 4-én született Nagyváradon. Apja Pázmány Miklós bihari alispán és anyja Massai Margit (a korábban Tisza-Maros közében a protestantizmust erőteljesen támogató Massai Imre főnemes lánya), mindketten hitvalló protestánsok.

Margit asszony 1582-ben történt halála után apja rövidesen újranősült. Új felesége, Toldy Borbála ismertette meg a kamaszodó Péterrel a katolikus tanokat. 1580-ban még Váradon tanult, majd a jezsuiták által létrehozott kolozsvári gimnázium diákja lett. Miután a fejedelemség Báthory István halála után kiutasította a jezsuitákat Erdélyből, mert kiderült, hogy közreműködtek a rekatolizáció előkészítésében (1587), ők 10 diáknak - közöttük az igencsak ígéretes Péternek is - felcsillantották egy európai utazás lehetőségét. Apja elengedte az ifjút, de soha többé nem látta. 1588-ban a krakkói jezsuita kollégium novíciusa lett, a bölcseletet Bécsben tanulta, a teológiát pedig Rómában.

1597-től tanulmányi felügyelő lett a jezsuita rend grazi nevelőintézetében, 1598-tól pedig a grazi egyetemen bölcseletet tanított. (Itt tanított 1600-ig Johannes Kepler német csillagász is.) 1601-ben a sellyei rendházba küldték elöljárói, hogy hazájában mint hithirdető működjék a katolikus vallás emelésén. Ugyanebben az évben prédikátorként Kassán és Nyitra vármegyében működött, nagy sikerrel. Szónoklatai és vitatkozásai hatására Forgách Miklós és Zsigmond grófok, Thurzó Kristóf és Esterházy Miklós (jobbágyaikkal együtt) rekatolizáltak. 1603-tól a grazi egyetemen teológiát tanított három évig. 1607-ben másodszor küldték hazájába, ahol Forgách esztergomi érsek vette udvarába.

1608-ban országos figyelmet keltett a pozsonyi országgyűlésen: mint rendjének képviselője, annak érdekében hatalmas beszédben szólalt fel a bécsi béke 8. pontja ellen, amely a jezsuitáktól megtagadta az országban a birtokszerzési jogot; majd rábírta az érseket, hogy Nagyszombatban 1611-ben a papság erkölcsi és szellemi újjáteremtése céljából tartományi zsinatot tartson. Forgách érsek kezdeményezésére és II. Mátyás kérelmére V. Pál pápa felmentette Pázmány Pétert szerzetesi fogadalma alól. Dolgairól hitvitázó ellenfele, Alvinczi Péter, protestáns hittudós így írt QERELA HUNGARIAE című röpiratában (1619): „Azon bécsi végzéseknek artikulusában béfoglaltatott volt, hogy a' jezsuitáknak semmi jószáguk ne légyen Magyarországban, mely végzésben arra nézett az ország, hogy azon jezsuitáknak lakóhely ne engedtessék Magyarországban, mert tudják vala, megérezvén és megtapasztalván maguk kárával, minémű és mily nagy károkat szerzettenek az országban. Ezek seregéből való Pázmány Péter is, ki midőn látá, hogy más úton nem lehet a Krisztus evangéliomát valló népnek veszedelmet szerezzen, a jezsuiták regulája mellől, melyre egész életét esküvéssel kötelezte vala, elszakada, és hogy annyival nagyobb ereje lenne a' Krisztus anyaszentegyházának üldözésére a' jezsuiták Magyarországának főeleje lőn és Őfelsége, a király után ezen országban legfelső tisztességbe helyhezteték, majd azon idő tájban, melyben e felsőmagyarországi vármegyék nem csak testi, hanem lelki ellenségnek is hirdettettek az országnak nyilvánvaló gyalázatával, esztergomi érsekké téteték, és az országnak akaratja ellen nyakára köttetteték... Ez előszámlált dolgokból akárki is, ha esze vagyon, megtapasztalhatja, hogy minálunk a gonoszoknak jól, a jóknak gonoszul vagyon dolguk. És eképpen ha valami tiszteletet kíván valaki, hogy tudniillik nagyobb hírnevet szerezzen, elsőben legyen lator...”

1616. április 25-én turóci préposttá, ugyanezen év szeptember 28-án pedig az időközben elhunyt Forgách helyébe esztergomi érsekké nevezték ki. Miután meg volt győződve arról, hogy főképp a papság erkölcsi és műveltségi hanyatlása idézte elő, s könnyítette meg a protestantizmus elterjedését, s csakis erkölcsös, művelt és buzgó papság képes annak határt szabni és a tiszta hitet fenntartani, 1619-ben Nagyszombatban az ifjúság számára nevelőintézetet és papnevelőt alapított, majd Bécsben is egyet 1623-ban (közel 200 000 forintnyi költséggel), amely ma is működik, és alapítójának a nevét (Pázmáneum) viseli.

1629-ben VIII. Orbán pápa bíborossá nevezte ki. 1635-ben Nagyszombaton 100 000 forintnyi alappal egyetemet alapított teológiai és bölcsészeti karral (jogutódjai az Eötvös Loránd Tudományegyetem és a Pázmány Péter Katolikus Egyetem).

Pázmány volt a magyarországi katolikus megújulás lelke; ékesszóló prédikációival, élőszóval és a sajtó útján folytatott hitvitáival, amelyekben a lángész, mély tudomány és az általa irodalmivá megformázott nyelv hatalmas ereje nyilvánult meg, a protestantizmus fölötti diadalok hosszú sorát aratta. Hatalmas szónoklatai és vitatkozásai sokakat vezettek vissza a protestantizmusból az elhagyott egyházba, igy Forgách Miklós és Forgách Zsigmond grófokat, Thurzó Kristófot és Esterházy Miklóst. 1603-tól 1612-ig kilenc polemikus munkája jelent meg; ezek a katolikus egyház tanításának, szertartásainak és történetének egyes pontjait tárgyalják, amelyeket a protestánsok leginkább támadtak. E műveket jelentőségre és hatásra nézve meghaladja az Igazságra vezérlő Kalauz, amely 1613-ban jelent meg. Ez a tudomány, rendszeresség és népszerű vonzó modor minden előnyeit egyesítve tárgyalja a katolikus vallás főbb igazságait, tekintettel a protestánsok támadásaira, s így tárháza a katolikus vallás érveinek, a protestánsok elleni védelem fegyvereinek. Pázmány mint a magyar katolikus egyház feje, felhasznált minden eszközt, amelyet igénybe lehetett venni és törvény nem tiltott, hogy az egyháza rovására elhatalmasodott protestantizmus terjeszkedésének útját állja, s azt gyengítse. Az általa visszatérített főrangú családok számát harmincra teszik. Ezek között szerepelnek az Erdődyek, Draskovichok, Pálffyak, Hallerek, Kornisok, Bosnyákok, Koháryak. Ő vezette vissza az egyházba Zrínyi Györgyöt, Bethlen Gábor özvegyét, Brandenburgi Katalint és Rákóczi György fejedelem testvérét, Rákóczi Pált.

2010. január 25-én a Szlovák Püspökkari Konferencia bejelentette, hogy megtalálták Pázmány sírját a pozsonyi Szent Márton-dóm szentélye alatt.