Giovanni Antonio Pellegrini war Schüler des lombardischen Malers Paolo Pagani (1661–1716), mit dem er in den 1690er Jahren durch Österreich und Mähren reiste. Als typischer Wanderkünstler war Pellegrini in vielen Städten Europas tätig. Im Jahr 1700 ging er für zwei Jahre nach Rom. 1704 heiratete er in Venedig die Malerin Angiola Carriera, die Schwester der Pastellmalerin Rosalba Carriera. Auf Einladung von Charles Montagu reiste er 1708 zusammen mit Marco Ricci nach London, wo er bis 1713 blieb. Von 1713 bis 1716 stand er – mit Unterbrechungen – im Dienste des Kurfürsten Johann Wilhelm von der Pfalz in Düsseldorf. Er arbeitete außerdem in Antwerpen, Amsterdam, Den Haag und Paris. Zwischendurch kehrte er immer wieder nach Venedig zurück. 1724 war er in Würzburg, 1725 in Dresden, 1725–1727 sowie 1730 in Wien und schließlich von 1736–1737 in Mannheim tätig. 1737 kehrte er endgültig nach Venedig zurück, wo er 1741 starb. Zu seinen Hauptwerken gehören Dekorationen für Castle Howard (zerstört), Burlington House (heute Narford Hall, Norfolk) und Kimbolton Castle in England, für Schloss Bensberg bei Köln, für das Mauritshuis in Den Haag und die Banque Royale in Paris (zerstört), außerdem für die beiden südlichen Pavillons im Zwinger in Dresden (zerstört) sowie für die Würzburger Residenz und das Mannheimer Schloss (im 2. Weltkrieg zerstört).