Γεννήθηκε στη Χίο και ήταν γιος του Στέφανου Πεσμαζόγλου. Αποπεράτωσε τις σπουδές του στη Βαρβάκειο Σχολή και σπούδασε Νομικά, Οικονομικές και Πολιτικές επιστήμες στο πανεπιστήμιο Αθηνών, απ´ όπου πήρε και το διδακτορικό του. Συμπλήρωσε τις σπουδές του στο πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ στην Αγγλία, όπου έκανε το διδακτορικό του στα Οικονομικά. Με την επιστροφή του στην Ελλάδα εξελέγη υφηγητής της Πολιτικής Οικονομίας στο Πανεπιστήμιο Αθηνών και στη συνέχεια καθηγητής, για να τεθεί σε διαθεσιμότητα το 1968 από το δικτατορικό καθεστώς της Χούντας που επικρατούσε εκείνη την εποχή.
Την περίοδο 1951-1955 διετέλεσε Γενικός Διευθυντής του υπουργείου Συντονισμού στην κυβέρνηση Γεωργίου Παπανδρέου. Από το 1955 εργαζόταν ως οικονομικός σύμβουλος στην Τράπεζα της Ελλάδος, απ’ όπου όμως παραιτήθηκε, έχοντας τη θέση του υποδιοικητή, το 1967 εξαιτίας της Χούντας. Το 1958 ηγήθηκε της ελληνικής αντιπροσωπείας στις διαπραγματεύσεις σύνδεσης της Ελλάδας με την ΕΟΚ. Το 1972 εξορίστηκε από το δικτατορικό καθεστώς στη Δεσκάτη Γρεβενών και στο Θέρμο Τριχωνίδος, ενώ τον επόμενο χρόνο συνελήφθη και φυλακίσθηκε.
Με την κατάρρευση της Χούντας το 1974, ανέλαβε το χαρτοφυλάκιο του υπουργείου Οικονομικών στην Κυβέρνηση Εθνικής Ενότητας και έλαβε συμμετοχή στις εκλογές του 1974 με το ψηφοδέλτιο της Ένωσης Κέντρου, με το οποίο και εκλέχτηκε βουλευτής. Το 1975 διορίσθηκε από τη Βουλή των Ελλήνων πρόεδρος της Επιτροπής Ένταξης της Ελλάδας στην ΕΟΚ. Επανεξελέγη το 1977 με την Ένωση Δημοκρατικού Κέντρου, ενώ το 1979 ίδρυσε το Κόμμα Δημοκρατικού Σοσιαλισμού, με το οποίο συμμετείχε στις ευρωεκλογές του 1981, οπότε και εξελέγη ευρωβουλευτής. Αποχώρησε το 1984 από το κόμμα, καθώς απέτυχε να εκλεγεί ευρωβουλευτής, για να εκλεγεί βουλευτής το 1985 ως ανεξάρτητος στο ψηφοδέλτιο της Νέας Δημοκρατίας. Το 1989 ηγήθηκε του ευροψηφοδελτίου της Νέας Δημοκρατίας, εκλεγόμενος για άλλη μια φορά ευρωβουλευτής. Το 1994 εκπροσώπησε την Ελλάδα για τελευταία φορά στο Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο.
Ο Πεσμαζόγλου είχε τιμηθεί πολλάκις από την Πολιτεία και από άλλους φορείς. Το 1992 εξελέγη τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών, της οποίας το 1996 χρημάτισε πρόεδρος. Το 1977 τιμήθηκε από την Ελληνική Πολιτεία με το Μεγαλόσταυρο του Φοίνικος και το ίδιο έτος αναγορεύθηκε Άρχων μέγας ρήτωρ του Οικουμενικού Πατριαρχείου. Επίσης ήταν πρόεδρος της Εταιρείας Μελέτης Ελληνικών Προβλημάτων, η οποία διαλύθηκε το 1972 από τη Χούντα.
Απεβίωσε στις 28 Νοεμβρίου 2003 στην Αθήνα.
