Estudià a la Universitat de Cervera. El 1762 ingressà com a alferes en el segon regiment de la Companyia de Voluntaris de Catalunya. El 1767, amb el seu regiment, embarcà cap a Mèxic i l’any següent fou destinat a Sonora. Sota les ordres de Gaspar Portolà, participà, al capdavant de vint-i-cinc homes del seu regiment, en la gran expedició que el 1770 va descobrir la badia de San Francisco; un any més tard escriví Expedición a la Bahía de San Francisco en 1770. El mateix Portolà li confià el comandament suprem dels anomenats Nous Establiments, càrrec que exercí fins el 1774. Anteriorment, Fages ja havia substituït Portolà com a governador a la Baixa Califòrnia, càrrec en el qual s’enfrontà amb els missioners Rafael Josep Verger i Juníper Serra, president general de les missions californianes; el virrei, finalment, recolzà la posició de Serra i el destituí.
Cal esmentar l’expedició de la zona nord de la badia de San Francisco què explorà i toponimitzà el riu Sacramento, prop del qual establí un presidio (1771) o parada de refresc per a posteriors exploracions, que més tard esdevingué la ciutat de Sacramento; explorà també la vall de San Joaquín, on fixà l’emplaçament de la missió de Los Tulares, prop el llac homònim; arribà al desert de Mojave ( a l’actual Nevada) i batejà el congost de Bonavista, dit després Cañada de las Uvas (Grapewine Canyon), on hi ha un monument a Pere Fages, el primer home europeu que passà per aquelles muntanyes. Recolzà militarment la fundació de diverses missions, com la de San Gabriel, San Antonio de Padua i San Luis Obispo.
A banda de la seva acció militar, fomentà l’agricultura i la ramaderia, impulsà obres de conducció d’aigües, concedí terres a colons, taxà el preu dels productes agrícoles, reglamentà la cria de bestiar, promogué el comerç del cuir i afavorí la implantació de petites indústries amb la presència d’artesans per ensenyar els indígenes. Fou ascendit a comandant del Reial de Pachuca, una regió aurífera de Nova Espanya i quatre anys més tard a tinent coronel.
El 1780 es casà amb Eulàlia Callís i Masó. Dedicat també a escriure, el 1781 confeccionà l’obra La Campaña del Río Colorado. Feu redactar els primers annals oficials de la colonització de Califòrnia, interessants sobretot per la informació detallada, de la riquesa agropecuària, que presentà el 1782 al virrei Antonio María Bucareli; arran d’aquest informe, el nou virrei de Mèxic decidí a aquest a confiar-li la protecció de les noves missions i els nous establiments. Finalment, el 1782 fou nomenat governador de Califòrnia; feu reconstruir San Carlos de Monterrey i en projectà l’església, que encara es conserva. El 1791 es retirà a Mèxic.