No dia 11 de julho de 2009, transferiu-se para o Palermo, da Itália.[1] Após boas atuações, chamou a atenção da mídia esportiva, sendo o principal destaque da equipe na temporada 2009–10. Ao final da temporada, recebeu o prêmio Oscar del Calcio de melhor jogador jovem.[2] No total pelo clube italiano, atuou em 82 partidas e marcou 16 gols.
Paris Saint-Germain
Foi contratado pelo Paris Saint-Germain no dia 29 de julho de 2011.[3] Marcou seu primeiro gol pela equipe no dia 11 de setembro, na vitória por 1 a 0 contra o Brest, válida pela Ligue 1.[4]
Pastore assumiu a camisa 10 do PSG na temporada 2016–17, que anteriormente pertencia ao atacante sueco Zlatan Ibrahimović. Já na temporada 2017–18, cedeu a camisa 10 para o brasileiro Neymar e voltou a utilizar a camisa número 27.[5][6]
Roma
No dia 26 de junho de 2018, a Roma pagou 24,7 milhões de euros por Pastore, que assinou contrato até junho de 2023.[7][8]
Seleção Nacional
Suas boas atuações pelo Palermo lhe renderam a primeira convocação para a Seleção Argentina, na época comandada por Diego Maradona. Estreou no dia 22 de dezembro de 2009, num amistoso não-oficial contra a Catalunha, já que esta não é reconhecida pela FIFA como uma Seleção.
Em 2016 disputou a Copa América Centenário, sagrando-se outra vez vice-campeão ao perder mais uma vez para a Seleção Chilena, novamente nos pênaltis.[14]