Le professeur Pecoraro est internationalement reconnu pour ses contributions majeures en chimie bioinorganique, notamment sur le rôle des complexes et des clusters de manganèse dans l'oxydation photosynthétique de l'eau. Il est également un pionnier dans la conception de mimétiques de métalloenzymes et dans l'étude de complexes de métallacouronnes ayant des propriétés magnétiques et/ou de luminescence uniques pour des développements en imagerie médicale, un domaine dans lequel plusieurs brevets ont été récemment déposés conjointement avec l'équipe "Composés lanthanides luminescents, spectroscopie optique et bioimagerie" du CBM.

Le professeur Pecoraro a été lauréat la prestigieuse Chaire internationale Blaise Pascal en 2010. En 2021, il a reçu un doctorat honoris causa de l'Université d'Aix-Marseille et une chaire de recherche LE STUDIUM (Institut du Val de Loire). En outre, le professeur Pecoraro est le lauréat 2021 du prix franco-américain décerné par l'American Chemical Society et la Société Chimique de France.

Il est actuellement président de la Society of Biological Inorganic Chemistry.

Il est l'un des co-fondateurs de la startup VIEWaves fondée à Orléans en mars 2022 qui commercialise des agents d'imagerie optique émettant dans le domaine du proche infrarouge créés sur la base du travail collaboratif mené avec l'équipe de recherche du CBM.