Il fait ses débuts en Amérique en février 1965 avec le Great Miami Opera aux côtés de Joan Sutherland. Peu de temps après, le 28 avril, il fait ses débuts à la Scala de Milan dans La Bohème mais aussi dans Rigoletto un opéra où il campe le Duc de Mantoue, grand séducteur de femmes, rôle qu’il reprendra à de nombreuses reprises durant sa carrière. Après une tournée élargie jusqu’en Australie, il retourne à la Scala où il ajoute Tebaldo à son répertoire, le 26 mars 1966, avec Giacomo Aragall en Roméo. Son premier Tonio prend place au Covent Garden, le 2 juin 1966. Le 20 novembre 1969, il triomphe dans I Lombardi à Rome : c’est aussi son premier opéra enregistré et mis en vente par la suite ; il comprend aussi des airs de Donizetti et Verdi. Sa notoriété éclate aux États-Unis le 17 février 1972, avec La Fille du régiment, au Metropolitan Opera de New York. Le maestro parvient à enchaîner avec une facilité déconcertante les neuf contre-uts de l’air « Ah ! mes amis, quel jour de fête ! ». Cette interprétation lui valut 17 rappels, ce qui est exceptionnel dans le monde lyrique. Dès lors, ce succès au Metropolitan Opera est une référence dans la carrière de Luciano Pavarotti et l’opéra est de nombreuses fois retransmis par la télévision. Ainsi sa diffusion, en mars 1977, dans "Live from the Met telecat" crée la plus grosse audience jamais obtenue pour un opéra télévisé. Pavarotti gagne, parallèlement à ce succès, de nombreux Grammy Awards et disques d’or.

Années 1980-1990

Au début des années 80, il crée "The Pavarotti International Voice Competition" pour les jeunes chanteurs, et, à l’issue de chaque concours un récital où il chante avec les gagnants. Ainsi, en 1982, il chante sur des extraits de La Bohème et Un ballo in Maschera. Pour célébrer ses 25 ans de carrière, il invite les gagnants des concours en Italie pour un récital où il interprète des airs tirés de La Bohème, à Modena et à Gênes et ensuite, en Chine ; il termine cette tournée au Great Hall of the people devant 10 000 personnes et reçoit un standing ovation pour les neuf contre-ut effectués avec aisance. Le troisième concours, en 1989, s’effectue sur des airs de l’Elisir d’Amore et un ballo in maschera. Le vainqueur du cinquième concours accompagne Pavarotti dans un récital à Philadelphie en 1997.

Pour Luciano Pavarotti, l’année 1990 représente un tournant de sa reconnaissance internationale ; cela débute lors de la coupe du monde de football en 1990 en Italie, l’air « Nessun dorma » de l’opéra Turandot de Puccini devient l’air officiel du championnat mondial. Tout au long des années 90, Pavarotti se produit dans de nombreux concerts "en plein air" ; ainsi, le concert de Hyde Park à Londres attire une audience record de 150 000 spectateurs. En juin 1993, plus de 500 000 spectateurs et plus d’un million de télespectateurs assistent au spectacle du maestro en direct de Central Park à New York.

Cependant, l’ascension de Luciano Pavarotti vers la célébrité n’est pas sans difficultés. Il gagne très vite dans le monde de l’opéra, le sobriquet de "roi des annulations" : en effet, de par sa santé relativement fragile, Luciano Pavarotti est amené a décommander certains opéras. Cela provoque des problèmes avec certaines maisons d’opéra, comme le Lyric Opéra of Chicago avec lequel il entretient de très mauvaises relations.

Années 2000

En 2002 Pavarotti se sépare de celui qui a été son manager pendant 36 ans, Herbert Breslin. La séparation, virulente, est suivie, en 2004, de la publication d’un livre de Breslin intitulé "Le Roi et Moi", vu par beaucoup comme une œuvre en grande partie critiquable. Son habileté à lire la musique et à apprendre les rôles, sa conduite personnelle sont remises en question. Dans une interview en 2005 avec Jeremy Paxman sur la BBC, Luciano Pavarotti rejette l’idée selon laquelle il ne pourrait pas "déchiffrer" la musique, bien qu’il reconnaisse qu’il a parfois des difficultés à suivre les orchestres lorsqu’il interprète des rôles.

Il reçoit le Kennedy Center Honors en 2001 et détient actuellement deux records Guinness : un pour avoir reçu le plus de rappels (soit 165) et le deuxième, pour les meilleures ventes mondiales d’album classique (concert des trois ténors/record partagé avec Placido Domingo et José Carreras).

Plus récemment, il s’est marié avec son assistante, Nicoletta Mantovani, qui lui a donné des jumelles. Suite aux complications au moment de la naissance, l’une d’elles seulement, Alice, a survécu. Pavarotti commence sa tournée d’adieu en 2004, à l’âge de 69 ans, en chantant, pour la dernière fois à travers le monde, les airs les plus connus et précieux de l’opéra .

Pavarotti donne sa dernière performance à l’opéra au Metropolitan Opera le 13 mars 2004 : il reçoit 12 minutes d’ovation dans le rôle du peintre Mario Cavaradossi (Tosca de Giacomo Puccini). Le 1er décembre 2004, il détermine les 40 villes dans lesquelles il effectuera sa tournée d’adieu, produite par Harvey Goldsmith.