Després de passar pel Seminari de Barcelona (1861), ingressà en la Companyia de Jesús (1866) i fou ordenat de sacerdot a Banyoles (1871). Feu una llarga estada a les Filipines (1875-95), on establí un estret contacte amical amb el dirigent independentista José Rizal i ocupà el càrrec de superior de la missió de les Filipines (1887-93). A partir de l’any 1895, per raons de salut, restringí l’activitat a feines intel·lectuals i s’instal·là a Sevilla, on treballà assíduament a l’Archivo de Indias. Centrà els seus estudis en la història filipina i també en la de les missions jesuítiques americanes. La Companyia General de Tabacs de Filipines li encarregà l’aplec de la documentació històrica referida a l’arxipèlag, fruit del qual fou el Catálogo de los documentos relativos a la Islas Filipinas, en nou volums (1924-34). Segons el seu biògraf Joan Garrabou, escriví 35 estudis de caràcter històric i analitzà més de 800 lligalls, material que encara és la base documental de la historiografia filipina. No en va Miquel Batllori el situa entre «els més alts i responsables historiadors de tota la vida colonial filipina des del seu començament, de tota la història dels jesuïtes a l’arxipèlag, i de llur represa als s. XIX i XX».
La seva producció de tema americanista fou també molt notable, com ho evidencia la Història de la Compañia de Jesús en la província del Paraguay, en cinc volums (1912-23) –de la qual preparà quatre volums més que restaren inèdits–, i el gran volum de documentació que arribà a aplegar. Sobre aquest darrer extrem, cal dir que hi ha una Col·lecció Pastells a Sant Cugat del Vallès, però que la més important és la que es conserva a la Casa dels Escriptors Jesuïtes de Madrid, que, segons Prócor Hernández, consta de 164 volums de còpies i 154 quaderns d’extractes de documents sobre els jesuïtes de les Índies. Així mateix, Pastells amplià i reedità l’obra històrica del també jesuïta Francesc Miquel Colí (1592-1660), Labor Evangélica,i redactà, entre d’altres, El descubrimiento del estrecho de Magallanes i Conquistas de los castellanos en Extremo Oriente y competencias habidas con los portugueses.