En 2016, Óscar Pelegrí se imponía en la prueba en línea del Campeonato de España sub-23 y se destacaba como una de las grandes promesas del ciclismo nacional. En aquella carrera, formaron parte de la lista de participantes corredores como Gonzalo Serrano, actualmente en Movistar Team, José Manuel Díaz, Jaime Castrillo, el hermano de Pablo, José Félix Parra, Urko Berrade, ganador de una etapa de la Vuelta a España en 2024, o Fernando Barceló.
Esta actuación en los nacionales llevaron al Caja Rural - Seguros RGA a apostar por Pelegrí en 2017. Sin embargo, no consiguió triunfar en la formación española y apenas estuvo unos meses. Vistió los colores de un par de equipos portugueses, llegando a ganar una etapa del Grande Prémio de Portugal N2 en 2018, como resultado más destacado.
En 2021, fichó por la escuadra argentina Electro Hiper Europa, y tuvo la mejor temporada de su carrera. Obtuvo un triunfo en Le Tour de Bretagne Cycliste, fue 4º en la clasificación general final del Tour de Bulgaria y 5º en la del In the footsteps of the Romans. Esas buenas actuaciones hicieron que el
Burgos BH se interesara en él. Firmó en 2022, pero no ha conseguido más que un segundo puesto en una etapa de la Volta a Portugal. Después de tres campañas en el conjunto burgalés, el castellonense ha decidido poner fin a su trayectoria como ciclista profesional con apenas 30 años.
"Este 2024 cierro una etapa de un sueño que he perseguido desde bien pequeño: ser ciclista profesional. Un deporte que heredé al nacer. Es momento de abrir un nuevo capítulo, de seguir creciendo, pero siempre ligado a este deporte. Despedirse nunca es fácil, aunque me llevo todos los momentos vividos junto a maravillosas personas. Muchas gracias a quienes habéis formado parte de esta larga etapa de mi vida", ha expresado Pelegrí en su cuenta personal de Instagram.