Si è imposto in tv conducendo gli spettatori Mediaset nei bisbiglianti corridoi del Mamiani per assegnare loro il banco di scuola accanto a I Liceali Federico Costantini e Alessandro Sperduti nell'high serial che vede in cattedra due Prof come Giorgio Tirabassi e Claudia Pandolfi. Sul grande schermo ha stravolto la monotonia del trentenne insoddisfatto Luca Bizzarri, che si ritrova sei miliardoni sul conto bancario in E allora mambo!, ed ha costretto alla convivenza forzata un sestetto di improbabili rapitori, come Pierfrancesco Favino e Fabio Volo, in Figli delle Stelle.
Piccolo schermo
Di origini piemontesi, Lucio Pellegrini si fa le ossa collaborando - in veste di autore - per MTV, Rai e Mediaset in programmi quali "Target" e "Ciro, il figlio di Target". Realizza il corto "Biodegradabile" per Legambiente e si trova dietro la macchina da presa in svariati spot pubblicitari. Nella primavera 2007 interviene al fianco di Marco Ponti nello sviluppo della sitcom La strana coppia, remake dell'omonima serie americana degli Anni Sessanta ispirata alla commedia teatrale di Neil Simon; il duo che impazza su Italia Uno è formato da Luca e Paolo.
Cinema
Nel 2000 dirige un Luca Bizzarri travolto in una crisi amorosa con Maddalena Maggi nel buffo romance Tandem. Nel 2003 racconta l'educazione politico-sentimentale di uno studente modello infatuato di una bella sconosciuta come Violante Placido nella teen comedy Ora o mai più. Il 2005 lo vede nella co-direzione (insieme a Gianni Zanasi) de La vita è breve ma la giornata è lunghissima, con Dino Abbrescia e Thomas Trabacchi. La pellicola, presentata nella sezione digitale del Festival di Venezia, vince la menzione speciale della giuria e il premio Pasinetti per il cast. Nel 2007 produce per la sua Pupkin Production il chitarrista rock Valerio Mastandrea, diretto da Gianni Zanasi nello scanzonato movie Non Pensarci. Nel 2010 gira La vita facile con Stefano Accorsi e Pierfrancesco Favino, medici partiti per una spedizione in Kenya. Due anni dopo è dietro la macchina da presa per filmare la commedia È nata una star?, tratto dall'omonimo romanzo di Nick Hornby, con Luciana Littizzetto e Rocco Papaleo. Nel 2015 lavora alla realizzazione del drammatico Limbo, con Kasia Smutniak e Adriano Giannini.
Privato
Il regista è legato in matrimonio all'attrice Camilla Filippi dalla quale ha avuto due figli.
