Il est le fils de l'acteur Théo Légitimus et de la couturière de théâtre arménienne Madeleine Kambourian. Également petit-fils de la comédienne martiniquaise Darling Légitimus (1907-1999) et neveu du producteur de télévision Gésip Légitimus, entouré de nombreux frères, sœurs, cousins et cousines, pour la plupart artistes dans différents secteurs, c'est logiquement que Pascal Légitimus se découvre très vite une vocation d'acteur.

Il est le cousin germain de Laurent Voulzy

Il connaît ses premiers succès d'acteur au lycée Claude Bernard où il acquiert une très grande notoriété. Au milieu des années 1970, il y fonde (avec ses amis Éric Civanyan et Daniel Schick) un « club théâtre », dans lequel il initie de nombreux camarades à l'art difficile de l'improvisation.

Au début des années 1980, la France le découvre à la télévision, parmi d'autres jeunes comédiens (ayant fait depuis de belles carrières), dans la fameuse émission de Philippe Bouvard, Le Petit Théâtre de Bouvard.

À partir de l'année 1985, en compagnie de Bernard Campan et Didier Bourdon, il connaît un succès phénoménal avec le trio comique Les Inconnus.

En 2000, il produit et réalise le film Antilles sur Seine.

En 2008, il écrit et joue avec Mathilda May Plus si affinités jusqu'en 2011 mis en scène par Gil Galliot.

En 2011, il participe au spectacle Carte Blanche à Anne Roumanoff sur la chaîne TF1. Cette même année, il parle de ses racines arméniennes et antillaises en humour dans son nouveau Alone man show.