À la suite d'un projet d’étude universitaire à la maitrise en méthode numérique supervisé par André Robert, Pierre Pellerin se joint à Environnement et changement climatique Canada au sein du groupe Recherche en Prévision Numérique Environnementale (RPN) afin de travailler au développement des premières versions des modèles atmosphériques à aire limitée. Par la suite, ses travaux de recherche se sont orientés vers la prévision numérique environnementale en travaillant au développement du premier système de prévision déterministe couplé atmosphère-océan-glace, ainsi qu’au développement du système de prévision hydrométéorologique. 

Entre 2006 et 2022, Pierre dirige le groupe RPN et a la responsabilité de développer conjointement avec les employés du service météorologique canadien, ainsi qu’avec plusieurs partenaires, les différents modèles de prévision numérique (océan, glace, vague, sol, neige, végétation, ville, rivière, lac) qui sont couplés ou forcés au modèle atmosphérique GEM.

Pierre rejoint Ouranos en 2022, en tant que Chef d'équipe Science du Climat et Services climatiques.