Pascale Petit grandit à Vaires-sur-Marne, à une dizaine de kilomètres de Paris. Suite au divorce de ses parents, elle est élevée par son père musicien, et se passionne dans un premier temps pour le dessin. Ainsi, elle entame des études artistiques à l'Académie Charpentier. Mais, n'arrivant pas à vivre de sa passion, elle travaille comme shampouineuse dans un salon huppé de la capitale.

C'est dans ce salon que la comédienne Françoise Lugagne, mariée au metteur en scène Raymond Rouleau, la remarque en 1956. Elle en parle alors à son mari et ce dernier la choisit pour jouer un personnage secondaire dans Les Sorcières de Salem, emmené par Simone Signoret et Yves Montand. Forte de cette expérience positive, Pascale décide de se centrer sur une carrière au cinéma. 

On la voit ainsi, entre autres, dans Tahiti ou la Joie de vivre de Bernard Borderie, Une vie d'Alexandre Astruc et surtout la comédie de mœurs Les Tricheurs de Marcel Carné. Dans cette dernière, elle campe Mic, une jeune fille de milieu modeste qui rencontre Bob par l'intermédiaire d'une bande d'amis à Saint-Germain-des-Prés. Le film est bien reçu et la prestation de Pascale Petit saluée. 

Cette dernière devient une star et enchaîne les rôles (Julie la rousse, La Novice, L'Affaire d'une nuit, Cléopâtre une reine pour César ou Corrida pour un espion). A la fin des années 1960, la native de Paris tourne dans des productions allemandes et italiennes de qualité moindre, puis se fait plus rare. Elle endosse son dernier rôle au cinéma dans Ville à vendre de Jean-Pierre Mocky, en 1992.

Menant aussi en parallèle une carrière à la télévision, Pascale prend part à plusieurs téléfilms, ainsi que des séries, comme Un coup de baguette magique (1997), Sous le soleil (2001) et Pax Massilia d'Olivier Marchal (2023). En 2010, la comédienne joue sur scène dans la pièce Le Fantôme de l'Opéra de Gaston Leroux, mise en scène par Henri Lazarini au Théâtre 14 Jean-Marie Serreau.

Laurent Schenck