Pendant les vingt premières années de sa carrière, il se consacre uniquement au théâtre, et en 1997 il est nommé directeur du Centre dramatique national des Alpes-Grenoble.
La même année, il donne une nouvelle impulsion à sa carrière en abordant le genre lyrique : il fait ses débuts avec Orphée aux Enfers dirigé par Marc Minkowski, à Genève et à Lyon, puis revient au théâtre avec Vie et mort du roi Jean de Shakespeare au festival d’Avignon, et enfin renoue avec l’opéra en créant Platée de Jean-Philippe Rameau au Palais Garnier.
À partir de ce moment, il met en scène, en France et à l’étranger, de nombreuses œuvres lyriques, en explorant les tons les plus variés : des œuvres « légères » de ses débuts – comme Orphée aux Enfers et Platée, ou La Belle Hélène d’Offenbach – jusqu’aux atmosphères plus sombres de La Voix humaine de Poulenc, du Château de Barbe-Bleue de Bartók, et de Pelléas et Mélisande de Debussy.
En janvier 2008, Laurent Pelly est nommé codirecteur, avec Agathe Mélinand, du Théâtre National de Toulouse Midi-Pyrénées (TNT).
