Su obra influyó profundamente en la escuela napolitana, y sirvió como prototipo por antonomasia de la ópera italiana.

Realizó sus primeros estudios de órgano y violín en su ciudad natal, durante los cuales mostró un talento notable.

A los quince años, gracias al patrocinio del marqués Cardolo Maria Pianetti, fue admitido en el famoso Conservatorio dei Poveri di Gesù Cristo en Nápoles, donde pudo estudiar composición con algunos de los autores más famosos de la escuela musical napolitana, como Francesco Durante, Leonardo Vinci y Gaetano Greco.

La ópera que escribió, La Salustia, sin embargo encontró considerables problemas debido a la repentina muerte del protagonista, el castrato Nicolò Grimaldi, y sólo pudo subir al escenario a mediados del mes de enero de 1732, sin embargo sin cosechar mucho éxito.

Un resultado completamente diferente fue Lo frate ‘nnamorato, una comedia musical en italiano y napolitano con libreto de Gennaro Antonio Federico, creado por el Teatro dei Fiorentini en septiembre de 1732, revivido excepcionalmente, con algunas modificaciones del mismo autor, ya dos años después para las celebraciones del carnaval.

Precisamente por este trágico desastre, se encargó la Misa en re mayor, para diez voces y dos coros.

[1]​ Sin embargo, la fama de estas representaciones no está tanto ligada a la obra principal, como a la composición que se interpretaba en los intervalos: en realidad se trataba de la famosa La serva padrona, una breve intermezzo buffo en dos actos.

Tras el éxito del año anterior, en 1734 Pergolesi puso en escena Adriano in Siria, un drama musical en tres actos con libreto de Pietro Metastasio, encargado para las celebraciones del cumpleaños de la reina Isabel Farnese y se instalaron en el Teatro San Bartolomeo con Gaetano Majorano.

Mientras tanto, el 23 de febrero había sido nombrado maestro suplente di Cappella por la «Fedelissima Città di Napoli», cargo de prestigio que le permitía aspirar a la sucesión del titular, anciano y estimado Domenico Sarro.

Sin embargo, a pesar del fracaso parcial inicial, la música es probablemente una de las más inspiradas jamás escritas por Pergolesi y no debería sorprender que haya sido considerada por varios críticos (incluido el escritor Stendhal[6]​) la entonación musical más lograda del libreto de Metastasio.

Por otro lado, como se puede ver en el estudio del autógrafo, es cierta una gran prisa por escribir, confirmada por numerosos errores, partes de violas faltantes o solo incompletas, y más generalmente cierto desorden típico de los que tienen poco tiempo por delante.

Su actividad en la música instrumental es escasa y de dudosa atribución: la colección I Concerti Armonici ha resultado ser definitivamente obra del compositor aficionado flamenco Unico Wilhelm van Wassenaer ya que, en 1979-80, los autógrafos originales se remontan al Twickel Castle, en los Países Bajos.

Su ópera seria Il prigioner superbo incluye un segundo acto cómico (intermezzo), La serva padrona (La criada patrona) (1733), que se ha convertido en una pieza muy popular por derecho propio.

Su obra de este estilo más conocida es, sin duda, su Stabat Mater, para soprano, contralto y orquesta.

La obra sigue siendo popular, convirtiéndose en la más editada e impresa del siglo XVIII, y arreglada o adaptada por un gran número de otros compositores, incluyendo a Johann Sebastian Bach, que la usó como base de su salmo Tilge, Höchster, meine Sünden, BWV 1083.