Javier Pizarro-Cerda a suivi des études de biologie au Costa Rica, et d'immunologie à l'université Aix-Marseille. Il s'intéresse d'abord aux interactions entre le pathogène bactérien à Gram négatif Brucella abortus et les cellules de mammifère, identifiant la niche intracellulaire de réplication de Brucella. En 1999 il rejoint l'Institut Pasteur de Paris pour travailler sur le pathogène à Gram positif Listeria monocytogenes, et il étudie les cascades de signalisation qui permettent à Listeria d'induire son internalisation dans des cellules épithéliales. Il décrit également le premier antibiotique produit par Listeria qui lui permet de moduler la composition du microbiote intestinal, facilitant la colonisation de l'intestin.

En 2017, il prend la direction de l'unité de recherche Yersinia et du centre collaborateur OMS pour la peste à l'Institut Pasteur. Dans ce contexte, il s'intéresse à l'étude des mécanismes moléculaires d'infection de Yersinia enterocolitica, responsable d'infections intestinales, et à l'évolution de Yersinia pestis, l'agent de la peste, à partir de son ancêtre, la bactérie entéropathogène Yersinia pseudotuberculosis.