Pierre-Yves Cardinal se fait connaître grâce à son rôle de Francis dans le film « Tom à la ferme ». Par la suite, il s’illustre dans plusieurs autres longs-métrages, dont « Polytechnique », « Mommy », « Les salopes ou le sucre naturel de la peau », « Nadia, Butterfly », « Sam », « La Cordonnière » ou encore « Simple comme Sylvain ». Cette dernière proposition fera partie de la sélection « Un certain regard » du Festival de Cannes et remportera le César du meilleur film étranger. 

Il joue également au petit écran, notamment dans les séries « L’Œil du cyclone », « Un lien familial », « Trop », « Béliveau », « L’échappée » et « Nouvelle adresse ». Pierre-Yves Cardinal brûle également les planches des théâtres, entre autres dans les pièces « Quills », « Vanishing Point (Les deux voyages de Suzanne W) », « Mort accidentelle » et « Tranche-cul ».