Santilli iniciou sua trajetória no futebol como goleiro e teve espaço em clubes de menor investimento no interior de São Paulo. Em campo, defendeu o Comercial, Jaboticabal, Sertãozinho e pendurou as luvas no Batatais.
Posteriormente, passou a trabalhar como preparador de goleiros, rodando por clubes como Comercial, Botafogo-SP, São José-SP, Palmeiras, Portuguesa, Guarani, Juventude e Athletico-PR, entre outros. Também teve passagens como treinador no Sertãozinho e no Comercial, onde em 2009, desferiu um soco no árbitro Flávio Rodrigues Guerra na derrota do Bafo para o Catanduvense, que decretou a queda do clube de Ribeirão Preto à Série A3 do Paulista na ocasião. Após o jogo, Santilli foi até o vestiário da arbitragem e se desculpou com o juiz.
Contudo, sua ligação mais extensa foi com o técnico Emerson Leão, de quem foi preparador de goleiros e auxiliar durante décadas. No Santos, trabalharam juntos nas conquistas da Copa Conmebol de 1998 e do Brasileiro de 2002. Ainda passaram por Cruzeiro, São Paulo Vissel Kobe-JAP, Palmeiras, São Caetano, Corinthians, Sport, Atlético-MG e tiveram um ciclo na Seleção Brasileira.
A passagem pela equipe canarinha aconteceu durante as Eliminatórias da Copa do Mundo de 2002. O grande momento de Santilli veio em 15 de novembro de 2000. Como Leão estava suspenso, coube ao auxiliar comandar a Seleção na vitória por 1 a 0 sobre a Colômbia, em jogo realizado no Morumbi. Saiu em 2001 junto com o treinador.
Em 2017, Pedro Santilli cogitou se candidatar à presidência do Comercial, mas desistiu de concorrer. O Santos decretou luto oficial de três dias pela morte de Santilli, que terá seu corpo sepultado nesta segunda, às 15h, no Memorial Campos Elíseos, em Ribeirão Preto.