Come il padre, l'ex senatore Domenico Pittella, e il fratello Marcello, presidente della Regione Basilicata (18 novembre 2013), si laurea in medicina e chirurgia per poi impegnarsi principalmente in politica; è infatti stato consigliere comunale di Lauria (1979), consigliere e assessore della Regione Basilicata (1980), segretario regionale dei Giovani Socialisti. Membro del Partito Socialista Italiano, al suo scioglimento passa nella Federazione Laburista. Viene eletto alla Camera dei Deputati nell'aprile del 1996, per l'Ulivo, sconfiggendo, nel collegio uninominale di Lauria, il candidato del Polo per le Libertà col 55,6% dei voti contro il 37,3% della coalizione avversaria[2]. Nel 1998 segue la confluenza della Federazione Laburista nei Democratici di Sinistra, di cui diventa membro della Direzione nazionale, nonché responsabile nazionale per gli Italiani nel Mondo. Si dimette da deputato nazionale nel 1999, quando viene eletto deputato al Parlamento europeo. Riconfermato deputato europeo alle elezioni del 2004, è stato eletto all'unanimità presidente della delegazione italiana dei DS nel gruppo del PSE al Parlamento Europeo nel novembre 2006 e ha svolto tale incarico fino alle successive elezioni del 2009. Dal 14 luglio dello stesso anno è vice presidente vicario del Parlamento Europeo[3], dopo essere stato rieletto per la terza volta con il Partito Democratico nella circoscrizione Italia meridionale, ricevendo 136 455 preferenze[4]. È iscritto al gruppo parlamentare dell'Alleanza Progressista dei Socialisti e dei Democratici fino al febbraio 2014, quando aderirà, insieme al PD di cui è membro, al gruppo parlamentare del Partito del Socialismo Europeo. Il parlamentare riceve la nomina di vicepresidente vicario al primo turno con un totale di 360 su 684 voti validi, risultando il più votato tra i 14 vicepresidenti; riconfermato alla carica il 18 gennaio 2012 riscuote ancora il maggior consenso con 319 voti di preferenza. Fa parte dei comitati di conciliazione tra Parlamento europeo e Consiglio dell'Unione europea. È membro della Commissione per i bilanci, della Commissione per i problemi economici e monetari, della Commissione temporanea sulle sfide e i mezzi finanziari dell'Unione allargata nel periodo 2007-2013, della Delegazione alla commissione parlamentare mista UE–Romania, della Delegazione alla commissione di cooperazione parlamentare UE–Moldavia. Nell'ottobre 2013 si propone come candidato alle primarie del Partito Democratico[5] ma, alla fine, è Matteo Renzi ad essere eletto segretario in quanto Pittella, classificatosi all'ultimo posto, il quarto, con solo il 5,8% di preferenze fra gli iscritti, non è neppure designato a partecipare alla competizione elettorale[6]. Il suo partito successivamente approva in direzione nazionale una deroga che gli consente di candidarsi per la quarta volta al Parlamento Europeo[7] e, uscendo primo dalle elezioni europee del 2014, tra gli eletti del PD nella Circoscrizione Italia meridionale[8], centrare così l'obiettivo con 234 011 preferenze[9] davanti alla capolista Pina Picierno[10]. Dal 2 luglio 2014 è capogruppo dell'Alleanza Progressista dei Socialisti e dei Democratici (S&D) al Parlamento Europeo[1] subentrando all'austriaco Hannes Swoboda. Pittella, conclusa la breve esperienza di presidente ad interim dell'assemblea parlamentare dopo l'elezione ufficiale e la riconferma di Martin Schulz, è il primo italiano a guidare il gruppo dei socialisti all'Europarlamento[11]. Tra le sue battaglie politiche l'idea di unificare politicamente gli stati membri dell'Unione europea per attuare l'annoso progetto, mai avviato e sul quale ha anche scritto un libro[12], degli Stati Uniti d'Europa.