Recorrió el mundo durante dos años, pero volvió al restaurante familiar de Saint-Priest-en-Jarez, «Le Clos Fleury» donde, en 1976, consiguió su primera Estrella Michelín. En 1981, decidió dedicarse a la cocina en solitario abriendo su primer restaurante, «Aux Passementiers», en el centro de Saint-Etienne.

Tras conseguir dos Estrellas Michelin, abrió en 1992 un segundo restaurante, el «Restaurant Pierre Gagnaire», reconocido con tres estrellas por la Guía Michelín. Tuvo que cerrar en 1996 por bancarrota, por lo que abandonó Saint-Etienne por París. Gagnaire declaró sobre ese suceso: «Habría perdido mi alma si me hubiese quedado y me hubiese adaptado a los gustos de la burguesía».

A los seis meses, con ayuda de amigos y admiradores, abrió con su nombre, Pierre Gagnaire, el que hoy es su restaurante en el hotel Balzac de París. En dos años, su cocina de autor volvió a ser recompensado con tres Estrellas Michelin.

Desde entonces abrió nuevos restaurantes en Londres, Hong Kong, Tokio, Seúl, Dubai, Las Vegas y Moscú, tales como:

Restaurante “Pierre Gagnaire” en París
Restaurante “SKETCH” en Londres
Restaurante “Pierre” en Hong Kong
Restaurante “Pierre Gagnaire à Tokyo” en Tokio
Restaurante “Colette” en Saint Tropez
Restaurante “Reflet par Pierre Gagnaire” en Dubái.

Sus locales suelen tener decoración clásica en madera y moqueta, con cómodas sillas para disfrutar plenamente de los platos a degustar.

Creador efusivo y audaz de combinaciones impensables que gracias a su inspiración veloz dan como resultado platos sorprendentes, sofisticados, únicos. Enemigo de las recetas cerradas, le ocurre con frecuencia modificar los componentes de una de sus elaboraciones en el último instante antes de servirlo.

Inscrito desde la década de 1980 en la lista de los cocineros franceses de la «nouvelle cuisine», su trayectoria le ha llevado luego a ser reconocido como uno de los principales baluartes de lo que algunos críticos llaman la cocina tecno-emocional, a saber una cocina que combina la ciencia, el talento y las materias primas para crear sensaciones en el plato.

Él lo denomina «constructivismo culinario» al referirse al sustrato intelectual sobre el que reposa su trabajo.

Su cocina muy creativa, a veces considerado "iconoclasta" utiliza, entre otras aplicaciones de la gastronomía molecular. Pierre Gagnaire colabora regularmente en este campo con Hervé This, un químico físico en el INRA.

Sus platos menudo evocan una constelación: un plato principal rodeada de varios satélites. Platos modestos consideradas como nabos, patín, algunos despojos, tomando con la mirada espectacular precisa y valiosas presentaciones.

En 2006 aparece Cocinar es el amor, el arte, la técnica, que co-escribió con Hervé This y ese mismo año publicó lúcido y lúdico que resume 40 años de experiencia culinaria .

Pierre Gagnaire es miembro de la Academia Culinaria de Francia.