Gaetano Pesce nasce a La Spezia nel 1939 e trascorre l'infanzia tra Padova e Firenze. Si laurea in architettura e disegno industriale a Venezia nel 1965. Fra i suoi insegnanti c'erano Carlo Scarpa e Ernesto Rogers.
Tra il 1959 e il 1967 lavora come artista e regista cinematografico indipendente a Padova e fonda con altri il Gruppo N, impegnato ad approfondire il concetto di arte programmata* in collegamento con il gruppo T di Milano, il Groupe de Recherche d'Art Visuelle di Parigi e il Gruppo Zero tedesco. Comincia a esporre le sue opere nel 1964 e nel 1965 presenta il "Primo manifesto per un'architettura elastica" al congresso "La società nell'architettura" ad Jyvaskyla, in Finlandia.
A Padova lavora come designer dal 1962 al 1967 e poi si trasferisce a Venezia nel 1968. Diventa uno dei leader del "Radical Design", tendenza degli anni '60 che sperimenta nuovi materiali nel campo della progettazione di mobili.
Nel '71 fonda Bracciodiferro per la produzione di oggetti sperimentali.
Nel 1972 partecipa al MoMa alla mostra "Italy: The New Domestic Landscape" come rappresentante del Radical Design e realizza un curioso allestimento che include una serie di "documenti archeologici" per un immaginario insediamento nell'era delle "Grandi Contaminazioni".
Nel 1973 formula la teoria secondo la quale architettura e design dovrebbero essere una "rappresentazione della realtà" e un "documento dei tempi".
Nel 1975 espone in una personale "La future est peut-etre passè?" al Museo delle Arti Decorative al Louvre, nel 1984 al Centro Georges Pompidou partecipa a una mostra collettiva: "Architecture et Industrie", nel 1996 sempre al Pompidou c'è una sua retrospettiva personale a cui segue la pubblicazione di un volume: "Gaetano Pesce: le temps des Questions", nel 1997 è la volta di New York, Galleria Material Connextion "Is the Future New? Gaetano Pesce: Material Exploration" sulle sue sperimentazioni e ricerche di nuovi materiali nel campo dell'edilizia e del design.
E' docente all'Institut d'Architecture et d'Etudes Urbaines di Strasburgo e alla facoltà di arte e architettura della Cooper Union a New York. Ha insegnato nel corso degli anni anche a Yale, nelle Università del Quebec e di Montreal e agli istituti d'Architettura di Hong Kong e di San Paolo.
Opere di Pesce sono presenti nelle collezioni permanenti, allestite presso i maggiori musei d'arte contemporanea, come il Museum of Modern Art e il Metropolitan Museum di New York, il Victoria & Albert Museum di Londra, il Museum of Modern Art di San Francisco, il Centro Georges Pompidou, il museo delle Arti Decorative di Parigi, il Museo delle Arti decorative di Montreal e il Museo d'Arte Moderna di Torino. Negli anni '60 ha vissuto a Helsinki ("ero interessato all'architettura e Helsinki ne era un centro a quei tempi…"), poi a Londra, quindi a Parigi; dal 1980 vive a New York.

*La programmazione, appunto, è l'idea base del gruppo che permette di gestire volontariamente la configurazione dell'opera, modificata secondo una sequenza di movimenti programmati indotti dalla motorizzazione delle parti meccaniche o dalla vriazioni di fonti luminose in continuo cambiamento.