Alates 1940. aastast töötas ta Peruu välisministeeriumis, alates 1944. aastast oli diplomaatilisel tööl. Ta on töötanud Peruu saatkonnas Prantsusmaal, Suurbritannias, Boliivias ja Brasiilias. 1964. aastal määrati ta Peruu suursaadikuks Šveitsis, aastatel 1969–1971 oli ta Peruu suursaadik Nõukogude Liidus ja Poolas ning 1977–1979 Venezuelas.
1995. aastal osales ta Peruu presidendi valimistel, kuid kogus vaid 22 protsenti häältest ja kaotas koha Alberto Fujimorile.
2000–2001 oli ta Peruu peaminister ja välisminister. Pärast president Alejandro Toledo võimuletulekut 2001. aastal määrati ta suursaadikuks Prantsusmaale.
2002–2004 oli ta Ladina-Ameerika Kongressi esimees.
Veidi enne oma teise ametiaja lõppu lükkas ta tagasi ÜRO Julgeolekunõukogu liikmete mitteametliku taotluse vaadata uuesti läbi oma varasem otsus mitte esitada kandidatuuri kolmandaks ametiajaks, mis kestnuks lühendatuna kaks aastat, kuna järeltulija leidmiseks puudus selleks ajaks konsensus. Kandidaat leiti 1991. aasta detsembri lõpus ja Pérez de Cuéllari teine ametiaeg lõppes 31. detsembril 1991.
Huvitavaid fakte
Ta oli kuni surmani kõige pikaealisem endine riigijuht kaasaegses maailmas.
Ta oli vanim pikaealine kõigist teadaolevatest Peruu riigijuhtidest.
Ta kuulub 12 vanima endise riigijuhi hulka, kes on elanud üle 100-aastaseks.