Fill de Jordi Maragall i Noble. Doctorat en ciències econòmiques per la UAB i llicenciat en dret per la Universitat de Barcelona, amplià estudis a la New School for Social Research de Nova York. Fins l’any 1976 treballà de funcionari tècnic al gabinet de programació de l’ajuntament barceloní.
Participà activament en el Front Obrer de Catalunya des de la seva creació (1961) i prengué part en la fundació de Convergència Socialista de Catalunya (1974) i del Partit dels Socialistes de Catalunya (PSC). Tinent d’alcalde durant el mandat de Narcís Serra i Serra (1979-82), aquest any fou nomenat alcalde, càrrec que revalidà en les eleccions dels anys 1983, 1987, 1991 i 1995. Els anys anteriors a la celebració dels Jocs Olímpics del 1992 a Barcelona dugué a terme una important millora de les infraestructures de la ciutat. El 1997 dimití el càrrec i retornà a la docència universitària a Roma i a Nova York.
Candidat el 1999 a la presidència de la Generalitat de Catalunya al front d’una coalició integrada pel PSC i l’agrupació d’independents Ciutadans pel Canvi, superà CiU en nombre de vots però no pas en nombre d’escons, i Maragall passà a encapçalar l’oposició al govern Pujol. En les següents eleccions al parlament català (2003), tot i que aquesta situació es repetí, Maragall pogué accedir a la presidència de la Generalitat gràcies a un pacte tripartit entre el PSC, ERC i ICV. Les dificultats d’entesa entre tots tres partits es posaren de manifest ja a l’inici de la legislatura: al gener del 2004, pressionat pel president del govern espanyol José Luis Rodríguez Zapatero, forçà la dimissió del conseller primer Josep Lluís Carod-Rovira, d’ERC, acusat d’haver-se entrevistat amb ETA, però les crisis més greus es produïren amb la reforma de l’Estatut, impulsada pel govern i que al llarg del 2005 fou debatut i aprovat al parlament català i posteriorment admès a tràmit a les corts espanyoles i aprovat (tot i que amb retallades substancials). El difícil procés de gestació d’aquest text i les incidències en la seva aprovació donaren lloc a moments de fortes tensions tant amb els socis de la coalició de govern (especialment amb ERC) com amb el govern espanyol del PSOE a les quals Maragall respongué amb diverses iniciatives: així, després d’una dura crítica a José Luis Rodríguez Zapatero (març de 2006) procedent d’un conseller d’ERC dugué a terme una remodelació del govern. Posteriorment, la negativa d’aquest mateix partit a donar suport al vot afirmatiu en el referèndum sobre l’Estatut Català propicià l’expulsió dels republicans de l’executiu al maig, cosa que deixà el govern restés en minoria i que paralitzà en la pràctica l’activitat legislativa. Celebrada la consulta el juny i aprovat el nou text, Maragall anuncià la convocatòria d’eleccions anticipades per al novembre i la cessió de la seva candidatura a Josep Montilla, així com la retirada de la política activa. Tot i això, a l’abril i el maig de 2007 en dues entrevistes i en un article publicats a la premsa es mostrà molt crític amb el procés estatutari, i especialment amb l’actuació del president del govern espanyol, José Luis Rodríguez Zapatero. Al juny formalitzà la dimissió de la presidència del PSC i al novembre n'admeté implícitament la baixa com a militant.
Des de la seva retirada de la política institucional, també s’ha dedicat a impulsar el Partit Català d’Europa, inclòs en el Partit Demòcrata d’Europa, formació europea de nova creació. Ha estat vicepresident (1994-96) i president (1996-98) del Comitè de les Regions de la Unió Europea. Al setembre de 2007 fou guardonat, juntament amb el també antic president de la Generalitat Jordi Pujol, amb la Medalla d’Or de la Generalitat de Catalunya, i l’any següent, la Medalla d’Or de la Ciutat de Barcelona.
Diagnosticat de la malaltia d’Alzheimer, el 2008 presentà la Fundació Pasqual Maragall dedicada a la recerca sobre malalties neurodegeneratives. Aquest mateix any publicà les memòries polítiques Oda inacabada. El 2010 esdevingué el personatge principal de la pel·lícula Bicicleta, cullera, poma, dirigida per Carles Bosch. El llargmetratge documental recull dos anys de lluita de Pasqual Maragall, la seva família, la seva fundació i la comunitat científica mundial contra l’Alzheimer.