Nato da genitori poveri, Pierre Cartellier diventa membro dell'Accademia delle Belle arti il 19 maggio 1810, occupando il posto 17 della sezione scultura della quarta classe (belle arti), lasciato vacante dalla morte di Antoine Denis Chaudet avvenuta il 18 del mese precedente.
Nominato professore alla Scuola superiore di belle arti di Parigi il 14 agosto 1816, succede a Philippe-Laurent Roland (1746-1816). Tra i suoi allievi figurano Jean-Baptiste Beaumont (1768 circa-1852), François Rude (1784-1855) e Jean-Baptiste Vietty (1787-1842). Dopo la sua morte, Jules Ramey (1796-1852) lo sostituì a partire dal 1832.
Pierre Cartellier muore il 12 giugno 1831 nella sua casa nell'attuale boulevard Saint-Michel, nella parrocchia di san Sulpizio, lasciando Angélique-Geneviève, nata Richard, sua vedova, la loro figlia maggiore Julie-Angélique Cartellier (1795-1842), sposata con lo scultore Louis Petitot (1794-1862) e un nipote di nome Jules. Viene sepolto due giorni dopo, il 14 giugno 1831, nella 53ª divisione del cimitero di Père-Lachaise a Parigi, accanto alla figlia minore Alexandrine-Françoise-Charlotte Cartellier (1806-1825), detta Fanny, che aveva sposato il pittore François-Joseph Heim (1787-1865). Il discorso funebre fu pronunciato dal suo amico Toussaint-Bernard Émeric-David (1755-1839), membro dell'Académie des inscriptions et belles-lettres.
La sepoltura è stata completata da un monumento funebre realizzato da Louis Petitot, genero del defunto. L'opera comprende una statuetta in marmo realizzata da Henri Lemaire (1798-1880) intitolata La Gloria. L'insieme è oggetto di una misura di protezione in quanto monumento storico dal 25 gennaio 1990.
1806-1807: Napoleone Carlo, primogenito della regina Ortensia, busto in marmo circondato da una corona d'alloro in bronzo dorato, Aix-les-Bains, museo Faure.
1808: Ritratto di Luigi Bonaparte, re d'Olanda (1778-1846), busto marmo, Versailles, reggia di Versailles.
1810: Luigi Bonaparte, re d'Olanda, rappresentato come Gran Contabile (1778-1846), statua in piedi, marmo, Versailles, reggia di Versailles.
1810: La Vittoria su una quadriga distribuisce corone, bassorilievo, pietra, Parigi, colonnato del Louvre, timpano del portale centrale.
1810: Completamento dell'opera di Antoine-Denis Chaudet, L'Amore o L'Amore che afferra una farfalla (1763-1810), statua, marmo, Parigi, museo del Louvre.
1813: Napoleone I, imperatore dei Francesi (1769-1821), statua in piedi, marmo, Versailles, reggia di Versailles.
1817: Luigi XIV, statua equestre, bronzo, Versailles, reggia di Versailles, corte d'onore: opera completata da Louis Petitot che realizzò la figura del re.
Da un'opera di Guillaume Coustou, Luigi XIV a cavallo in abiti romani tra la Prudenza e la Giustizia (1735), bassorilievo, pietra, Parigi, Hôtel des Invalides, frontone della facciata.
Aristide, statua.
Giovani fanciulle spartane danzanti davanti all'altare di Diana, bassorilievo, Musée des Antiques.
(FR) Marie-Nicolas Bouillet e Alexis Chassang, Pierre Cartellier, in Dictionnaire universel d’histoire et de géographie, 1878.
(FR) Pierre Kjellberg, Le Nouveau Guide des statues de Paris, Parigi, La Bibliothèque des Arts, 1988.
(FR) Simone Hoog, Jean-Pierre Babelon e Roland Brossard, Musée national de Versailles. Les sculptures. I, in Le musée, Le musée, Parigi, Réunion des musées nationaux.
(FR) Cartellier, Pierre, in Encyclopédie des gens du monde, répertoire universel des sciences, des lettres et des arts, t. 5, Parigi, 1835, p.7.