Pelletier war musikalisch weitgehend ein Autodidakt; er hatte nur einigen Orgelunterricht bei seinem Bruder Orphir Pelletier. Im Alter von fünfzehn Jahren wurde er als Nachfolger von Jean-Chrysostome Brauneis Organist an Saint-Jacques-le-Majeur. Er studierte Jura und wurde 1864 Notar. Nach einem Studienaufenthalt bei Samuel Prowse Warren in Hartford/Connecticut war er von 1867 bis 1875 Organist an Saint-Jacques-le-Mineur. Seine Aufführungen „protestantischer“ Komponisten wie Bach und Mendelssohn wurden hier mit Befremden aufgenommen.
Nach seiner Rückkehr nach Montreal war er von 1876 bis 1907 Musikprofessor an der École normale Jacques-Cartier und 1887 bis 1923 Organist an der Kathedrale Saint-Jacques-le-Majeur. Als profunder Orgelkenner wurde er zu den Abnahmen zahlreicher Orgeln der Brüder Casavant in Kanada und den USA eingeladen. 1904 wurde er Professor für Klavier am neu gegründeten McGill-Konservatorium. Zwischen 1884 und 1916 war er mehrmals Präsident der Académie de musique du Québec.
Pelletier komponierte neben Orgelwerken einige Klavierstücke, zwei Messen sowie mehrere Motetten. Bei seinen Zeitgenossen galt er als angesehener Improvisator.
Von Pelletiers Bruder Orphir Pelletier (* 7. September1825 in Montreal; † 1855), der Organist an der St.-Patricks-Kirche war, wurde ein O Salutaris Hostia veröffentlicht. Auch seine Söhne Romain und Frédéric Pelletier waren namhafte Musiker, sein Enkel Romain-Octave Pelletier Musikkritiker und -produzent.