Pierre Yves Gayraud gehört zu den gefragtesten Kostümbildnern des französischen Kinos. Zu seinen wichtigsten Arbeiten zählen unter anderem der "Oscar"-gekrönte "Indochina" (1992) von Regis Wargnier, mit Catherine Deneuve in der Hauptrolle. Gayraud erhielt für seine Kostümgestaltung (die zweite seiner noch jungen Karriere) gemeinsam mit Gabriella Pescucci eine Nominierung für den französischen Filmpreis "César". Ebenfalls für Wargnier arbeitete er an "Est-Ouest - Eine Liebe in Russland" (1999) mit Catherine Deneuve und Sandrine Bonnaire, der abermals eine Oscarnominierung als "Bester ausländischer Film" erhielt und bei den "Césars" als "Bester Film" ausgezeichnet wurde. 

Zu Gayrauds weiteren Filmen gehören unter anderem Agnieszka Hollands "Total Eclipse - Die Affäre von Rimbaud und Verlaine" mit Leonardo DiCaprio und David Thewlis, "...und jeder sucht sein Kätzchen" (1996), "Lola im Technoland" (1996) und der Hollywood-Thriller "Die Bourne Identität" (2002). Für seine detailgenauen, zugleich aber stilisiert anmutenden Kostümentwürfe für Tom Tykwers "Das Parfum" wurde er 2007 mit dem Deutschen Filmpreis ausgezeichnet.

Auch danach arbeitete Gayraud sowohl an französischen Produktionen, etwa Denis Dercourts "Demain dés l'aube" (2009) oder Julie Delpys "Le Skylab" ("Familientreffen mit Hindernissen", 2011) als auch internationalen Ko-Produktionen wie "Mr. Bean macht Ferien" (GB/F/D 2007) und den historischen Stoffen "Die Gräfin" (D/F/USA 2009) oder "Die drei Musketiere" (D/F/GB/USA 2011). Für seine zweite Zusammenarbeit mit Tom Tykwer bei der opulenten, in mehreren ganz verschiedenen Settings und Zeiten spielenden Romanverfilmung "Cloud Atlas", erhielt Gayraud 2013 gemeinsam mit Kym Barrett seinen zweiten Deutschen Filmpreis.

Weitere Zusammenarbeiten mit Tykwer waren der Kinofilm "Ein Hologramm für den König" (US 2016) und die Erfolgsserie "Babylon Berlin" (2017-2022). Für die Kostüme zu letzterer wurde er 2018 mit dem Deutschen Fernsehpreis, dem Preis der Deutschen Akademie für Fernsehen sowie einem Grimme Preis (als Mitglied des Kernteams) ausgezeichnet.

Beim französischen Filmpreis César erhielt Gayraud Nominierungen für den Märchenfilm "La belle et la bête" ("Die Schöne und das Biest", FR 2014) und den historischen Abenteuerfilm "L'Empereur de Paris" ("Vidocq - Herrscher der Unterwelt", FR 2018).

Weitere bedeutende Kostümarbeiten waren der epische Historienfilm "The Promise" (ES/US 2016) und die großstädtische Freundschaftsgeschichte "Matthias & Maxime" (CN/FR 2019). Ebenfalls in der Gegenwart angesiedelt war Tom Tykwers überbordendes Familien- und Gesellschaftsdrama "Licht" (2025). 

Seine Chance auf einen dritten Deutschen Filmpreis erhielt Pierre-Yves Gayraud 2025 mit der Nominierung für das mythische Historienabenteuer "Hagen - Im Tal der Nibelungen".