Taoiseach Leo Varadkar, Irlands första homosexuella statsminister, deltog i söndagens evenemang med sin kanadensiska motsvarighet Justin Trudeau.
Ledarna höll också samtal, där de diskuterade en rad frågor, bland annat Brexit och abort.
Varadkar och Trudeau träffades för första gången när den kanadensiska premiärministern besökte Irland i juli.
Trudeau sade att taoiseachen var den första utländska ledare som deltog i ett stolthetsevenemang i Kanada.
Vid en gemensam nyhetskonferens efter de bilaterala samtalen sade Varadkar att han diskuterade frågan om abort med Trudeau. Han förklarade att han ville hålla en folkomröstning om åttonde tillägget under första halvåret nästa år.
Det åttonde tillägget till den irländska konstitutionen antogs 1983 och gav ett foster lika rätt till liv som sin mor, vilket i praktiken förbjöd abort.
Irlands premiärminister Leo Varadkar inledde sitt tre dagar långa besök i Kanada genom att delta i Montreal Pride Parade.