Pierre-Yves Cardinal naît le 24 juillet 1978 au Québec (Canada). Affichant un intérêt certain pour l’art dramatique, il étudie le théâtre en 2006 au Collège Lionel-Groux à Sainte-Thérèse, dans la banlieue de Montréal. Cette même année, il fait ses débuts comme comédien dans la série Kif-Kif dans le rôle de David Fecteau.

C’est en 2009 que l’acteur canadien tourne son premier film pour le cinéma avec Polytechnique de Denis Villeneuve. Malgré ce long-métrage remarqué autour de l’épisode de la tuerie de l’École polytechnique de Montréal en 1989, c’est surtout à la télévision que le comédien s’illustre les années suivantes dans plusieurs séries (Toute la vérité, Tu m’aimes-tu ?, Trauma, Yamaska…).

En 2013, Pierre-Yves Cardinal trouve l’un de ses premiers grands rôles au cinéma dans le drame Tom à la ferme de Xavier Dolan, adapté de la pièce éponyme de Michel Marc Bouchard. L’année suivante, le comédien collabore de nouveau avec le réalisateur québécois dans le très acclamé Mommy face à Anne Dorval et Suzanne Clément.

Dans la deuxième moitié des années 2010, l’acteur continue de tourner avec plusieurs cinéastes québécois tels que Renée Beaulieu (Le Garagiste – 2015) ou Charles-Olivier Michaud (Anna – 2015) tout en se faisant également un nom au sein du cinéma français, en travaillant avec des réalisateurs comme Philippe Lioret (Le Fils de Jean – 2016) et David Perrault (L’État sauvage – 2019).

Au casting de plusieurs séries au Canada (Trop, Mouvement Deluxe, Joe Bizz…), Pierre-Yves Cardinal se distingue par sa capacité à se fondre dans des genres totalement différents. Dans son pays d’origine, il tourne dans le drame Nadia, Butterfly de Pascal Plante (2020), la comédie Au revoir le bonheur de Ken Scott (2021) ou encore la comédie romantique Simple comme Sylvain de Monia Chokri (2023) dans laquelle il donne la réplique à Magalie Lépine-Blondeau.

Tout en continuant à travailler régulièrement sur le petit écran en apparaissant dans de nombreuses séries (Une Affaire Criminelle, Doute Raisonnable, Contre-Offre…), le comédien prend part en 2025 à deux projets cinématographiques bien différents. D’un côté, le film familial Ma belle-mère est une sorcière de Joëlle Desjardins Paquette. De l’autre, le drame Qui brille au combat, premier long-métrage réalisé par la comédienne Joséphine Japy. Il tourne actuellement dans le film Et après de Pierre Menahem, aux côtés d’Emmanuelle Béart et Julien De Saint-Jean.