Après des études de géographie à l'université Aix-Marseille III, il commence sa carrière en tant que journaliste indépendant sur des sujets liés à la politique et aux droits humains, notamment au Vietnam et en Afghanistan. En 1980, il tourne son premier documentaire intitulé "Vietnam: l'enfer des survivants", pour lequel il reçoit une mention spéciale au Festival international du film de Créteil.
En 1982, il réalise un documentaire sur la guerre d'Afghanistan, "L'enfant de l'Ouïghouristan" qui est sélectionné pour le Grand Prix International du Festival mondial des droits de l'homme à Genève.
En 1984, il réalise un documentaire sur la Guerre des Malouines intitulé "Les valses de la mort", qui reçoit le Grand Prix au Festival international du film d'Amiens et est sélectionné au Festival international du film de Créteil.
En 1986, il réalise un documentaire sur l'histoire des Juifs en Algérie intitulé "Les juifs d'Algérie: la fin d'un monde", qui reçoit le Prix d'interprétation au Festival international du film de Créteil et est sélectionné à la Quinzaine des réalisateurs au Festival de Cannes.
En 1988, il réalise un documentaire sur les gourmands intitulé "Le goût du danger", qui reçoit le Prix de la critique au Festival international du film d'Amiens et est sélectionné au Festival international du film de Créteil.
En 1993, il réalise un documentaire sur l'histoire des Juifs en France intitulé "La dernière lettre", qui reçoit le Prix du Meilleur documentaire français au Festival international du film juif de Paris et est sélectionné à la Quinzaine des réalisateurs au Festival de Cannes.
En 2014, il réalise un documentaire sur les réfugiés syriens intitulé "Les enfants de Syrie", qui reçoit le Prix du Meilleur documentaire au Festival international du film d'Amiens et est sélectionné au Festival international du film de Créteil.
Depuis 2016, il réalise un documentaire sur la crise des migrants en mer Méditerranée intitulé "La grande traversée", qui a été diffusé sur Arte et a reçu plusieurs récompenses, dont le Grand Prix au Festival international du film d'Amiens.
Pascal Maîtreville Malvezin est également professeur à l'université Paris-Diderot.