Fils de l'actrice Arlette Thomas (qu'il filmera plusieurs fois), Pierre Jolivet apparaît enfant dans LE DÉSERT DE PIGALLE de Léo Joannon (1958).

Il se lance en 1968 dans l'humour, avec son frère Marc, avant d'entamer un parcours d'animateur, au Club Méditerranée puis à l'ORTF, à la fois en radio et en télévision.

Retour au cinéma, comme coscénariste et et co-interprète avec Marc Jolivet de ALORS HEUREUX ? de Claude Barrois (1980).

Puis il joue dans SALUT... J'ARRIVE ! de Gérard Poteau (1982) et se fait remarquer comme complice des débuts de Luc Besson, en coécrivant son court L'AVANT DERNIER (1981), et ses deux premiers longs métrages LE DERNIER COMBAT (1983), qu'il produit et interprète également, et SUBWAY (1985).

Prêt pour la réalisation, il se lance dans STRICTEMENT PERSONNEL (1985), polar psychanalytique avec Jacques Penot et Pierre Arditi.

Suivent la comédie LE COMPLEXE DU KANGOUROU (1986) avec Roland Giraud, Zabou Breitman et Clémentine Célarié, et le drame FORCE MAJEURE (1989), porté par François Cluzet et Patrick Bruel, qui lui attire louanges et reconnaissance, et qui connaît un remake aux Etats-Unis, LOIN DU PARADIS de Joseph Ruben (1998).

Actif au sein de l'ARP, société civiles de Auteurs Réalisateurs Producteurs, il signe aussi un tome de la série télé SUEURS FROIDES (1988), joue dans le court UN APRÈS-MIDI AU PARC (Serge Meynard, 1997) et traverse AMOUR ET CONFUSIONS (Patrick Braoudé, 1997).

Il cosigne le scénario de FORTUNE EXPRESS (1991), réalisé par le coauteur des ses deux derniers films, Olivier Schatzky.

Il connaît de beaux succès avec ses chroniques sociales et les aventures humaines de FRED (1997), MA PETITE ENTREPRISE (1999), ZIM AND CO. (2005) et LA TRÈS TRÈS GRANDE ENTREPRISE (2008), qui, de la chronique mélancolique à la comédie, offrent des rôles en or aux acteurs fétiches de Jolivet, Lindon, François Berléand, Roschdy Zem et son fils, Adrien, qui compose aussi la musique de ZIM AND CO.

Il enchaîne les films et mélange les genres, fantastique pour SIMPLE MORTEL (1991) avec Philippe Volter, chronique décalée pour À L'HEURE OÙ LES GRANDS FAUVES VONT BOIRE (1993), adaptation de Simenon pour EN PLEIN CŒUR (1998), western moyenâgeux pour LE FRÈRE DU GUERRIER (2001), fantaisie pour FILLES UNIQUES (2003) avec Sandrine Kiberlain et Sylvie Testud, comédie romantique pour JE CROIS QUE JE L'AIME (2007) avec Vincent Lindon et Sandrine Bonnaire, polar pour MAINS ARMÉES (2012) avec Roschdy Zem et Leïla Bekhti.