Nach seiner Genesung fuhr er zunächst in der Formel 2, bevor er 1970 neben Jean-Pierre Beltoise ins Formel-1-Team von Matra berufen wurde. Neben einem dritten Platz beim Großen Preis von Monaco schaffte er mehrere Top-Ten-Platzierungen im Training sowie insgesamt acht WM-Punkte. 1971 steuerte er einen von Frank Williams eingesetzten March 711, mit dem er den vierten Platz beim Großen Preis von Großbritannien in Silverstone erzielen konnte sowie einmal die schnellste Runde drehte. Damit sollte jedoch der Zenit seiner Formel-1-Karriere bereits überschritten sein. 1972 wurde ein enttäuschendes Jahr. 1973 sah man ihn nur bei einigen wenigen Grands Prix für das March-Werksteam und für Frank Williams, dessen Autos in diesem Jahr als Iso-Marlboro bezeichnet wurden. 1974 ging er für Motul-B.R.M. an den Start, doch das B.R.M.-Team hatte seine besten Tage schon lange hinter sich. Die Autos waren nicht konkurrenzfähig und obwohl sein Teamkollege Jean-Pierre Beltoise einige Male punkten konnte, blieben Pescarolo Punkte verwehrt. Nach einem Jahr Pause kehrte er für 1976 für das private Team BS Fabrications noch einmal in die Formel 1 zurück. Pescarolos Sponsor Norev hatte einen Surtees TS 19 erworben und ließ das Auto bei mehreren Rennen von BS Fabrications einsetzen. Das beste Resultat war ein neunter Platz beim Großen Preis von Österreich. Nach dem Grand Prix in Watkins Glen verabschiedete sich Pescarolo aus der Formel 1.