Giuseppe Ottavio Pitoni nacque a Rieti, ma la sua famiglia si trasferì a Roma quando aveva undici mesi. A cinque anni iniziò gli studi musicali con il compositore, organista e sacerdote Pompeo Natale (o Natali). Da fanciullo fu cantore a San Giovanni dei fiorentini e nella Basilica dei Santi Apostoli. Successivamente studiò composizione con Francesco Foggia.

Ancorché molto giovane, divenne Maestro di Cappella nel 1673 a Monterotondo e nel 1674 nella Cattedrale di Assisi. E’ stato per breve tempo Maestro anche  nella Cattedrale di Rieti, nel 1676 ritornò di nuovo a Roma, ricoprendovi molti importanti incarichi.  Nel settembre 1719 divenne maestro di cappella della Basilica di San Pietro in Vaticano, mantenendo questa carica fino alla morte.

Pitoni fu attivo essenzialmente nel campo della musica sacra sebbene padroneggiasse anche lo stile concertato moderno con e senza strumenti. E’ ricordato soprattutto per le sue messe policorali e altri lavori di stile contrappuntistico severo, composti nel solco della tradizione che si richiamava idealmente all’opera di Palestrina.

Numerosi volumi di sue composizioni autografe si conservano oggi nel fondo Cappella Giulia della Biblioteca Apostolica Vaticana e in altre biblioteche.

La fama di Pitoni si deve soprattutto al suo interesse per la teoria della composizione e delle regole di contrappunto.