Emanuele Pirro a connu une carrière plus brillante en voitures de sport et de tourisme qu'en Formule 1. Il commence le karting à l'âge de 11 ans et remporte son premier championnat, le championnat d'Italie de go-kart, en 1976.

Il écume les pistes de karting jusqu'en 1980, puis passe en 1981 dans le championnat d'Europe de Formule 3. Il se classe sixième de ce championnat et remporte également une victoire de classe aux 24 Heures de Daytona en voitures de sport. L'année suivante, il décroche le titre de vice-champion d'Europe de Formule 3, à seulement un point de son coéquipier, Oscar Larrauri. En 1983, il échoue à nouveau face à Pierluigi Martini, puis passe en Formule 2 en 1984.

Après une première saison honorable, il intègre le tout nouveau championnat international de F3000, dans lequel il termine troisième. Dans le même temps, il effectue son premier test en Formule 1 chez Brabham. En 1986, il échoue une nouvelle fois dans sa quête d'un titre, terminant deuxième du championnat derrière Ivan Capelli.

Il se tourne ensuite vers les voitures de tourisme et termine troisième du championnat du monde. Parallèlement, il participe au championnat japonais de F3000 et à la série CanAm japonaise. Ces deux séries sont toujours au programme du pilote italien en 1988, auquel s'ajoute un poste prestigieux de pilote essayeur au sein de l'équipe McLaren-Honda.

En F1 avec Benetton

En 1989, il intègre l'équipe Benetton en remplacement de Johnny Herbert, encore convalescent. Mais la saison est bien terne pour l'Italien, si l'on compare ses résultats à ceux de Herbert. Lors de son premier Grand Prix, en France, il s'élance de la 24e position et termine à une honorable neuvième place. Il se rapproche de la zone des points lors du Grand Prix de Hongrie, en terminant huitième. Au final, son seul mérite est de terminer cinquième du Grand Prix d'Australie, une course apocalyptique disputée sous une pluie diluvienne. Il connaît plus de réussite en voitures de tourisme, remportant les 24 Heures du Nürburgring en compagnie de Roberto Ravaglia et Fabien Giroix.

Dallara

En 1990, il rejoint l'équipe BMS-Dallara, mais ne connaît pas plus de réussite. D'abord handicapé par une hépatite qui l'empêche de participer aux deux premières épreuves de l'année, il ne termine que trois courses par la suite, avec une dixième place lors du Grand Prix de Hongrie comme meilleur résultat.

Il parvient tout de même à conserver sa place chez Dallara pour la saison 1991. Ne parvenant pas à se qualifier à trois reprises, il souffre en outre de la comparaison avec son jeune coéquipier JJ Lehto. Il parvient toutefois à marquer un point en terminant sixième à Monaco.

L'après-F1

A la fin de la saison, il est remercié et ne retrouve pas de volant en Formule 1, ce qui ne l'empêche pas de poursuivre sa carrière dans d'autres catégories. Il court ainsi en DTM, en championnat italien de tourisme (qu'il remporte en 1994 et 1995) et dans le championnat STW (qu'il remporte en 1996).

Il fait ensuite partie de la célèbre armada des Audi R8 et remporte les mythiques 24 Heures du Mans à trois reprises, en 2000, 2001 et 2002, à chaque fois avec Tom Kristensen et Frank Biela. Il remporte également le championnat ALMS à deux reprises avec la R8. Une première fois en 2001 avec l'équipe officielle, puis une seconde fois en 2005 avec l'équipe Champion, aux côtés de Biela.

En 2004, il participe au championnat DTM pour l'équipe Joest-Audi, sans grand éclat. En 2006, il renoue avec le succès aux 24 Heures du Mans, au volant de la nouvelle Audi R10 diesel, avec Biela et Marco Werner comme coéquipiers. Ce trio l'emporte à nouveau en 2007, après une lutte acharnée contre les Peugeot 908.

En 2008, il remporte une dernière victoire à Road Atlanta et termine sixième des 24 Heures du Mans. Agé de 46 ans, il décide alors de prendre sa retraite après trente-cinq ans de carrière dans le sport automobile. Il devient alors ambassadeur officiel d'Audi. Il effectue toutefois un bref retour en 2010, participant à quelques courses en ALMS au volant d'une Lola-Judd, et termine deuxième du Grand Prix de l'Utah en réalisant le meilleur tour en course.