Pelletier originalmente cursó estudios de antropología, especialmente sobre la relación entre la neurociencia e inteligencia junto a Charles Letourneau y Léonce Manouvrier.
En 1906, se convirtió en la primera mujer francesa en presentar el examen para el estudio de la psiquiatría.
[4] Durante este periodo, en 1905, ayudó a fundar el Partido Socialista Francés, representándolo en los congresos internacionales.
Trabajó para la Cruz Roja durante la Primera Guerra Mundial, atendiendo heridos de ambos bandos.
Algunas de sus publicaciones más famosas incluyen La femme en lutte pour ses droits ("Mujeres peleando por sus derechos") (1908), Idéologie d'hier: Dieu, la morale, la patrie ("Ideología del ayer: Dios, Morales, la Patria") (1910), L'émancipation sexuelle de la femme ("Emancipación sexual de la mujer") (1911), Le Droit à l'avortement ("El derecho al aborto") (1913) y L'éducation féministe des filles ("Educación femenina en las niñas") (1914).