1990年NBA选秀大会上，加里·佩顿在首轮第2顺位被西雅图超音速队挑中，从而正式开始其NBA职业生涯。
1990-91赛季，佩顿参加了所有的 82场常规赛比赛，而且是首发阵容。新秀赛季的加里·佩顿平均得分7.2，助攻6.4，入选了NBA“第二新秀阵容”。
1991-92赛季，佩顿开始显露头角，甚至在比赛中获得了“三双”的数据。而赛季中乔治·卡尔接手超音速主教练后，与佩顿达成一个协议：如果佩顿能在赛季后跟着球队的投篮教练加紧练习投篮，他将给佩顿场上更多的自由发挥的权力。之后佩顿由刚入NBA时的三分球13投仅1中，命中率不到10%，一下子涨到33%，并承担起球队领袖职责。
1995-96赛季，佩顿入选了NBA全明星赛和最佳防守阵容，在联盟最佳防守队员的竞争中战胜迈克尔乔丹，成为NBA历史上唯一一个由组织后卫获得的最佳防守球员。在西部半决赛第1场，对休斯顿火箭队的比赛中，佩顿半场投出13个三分球，创NBA季后赛最高记录。
1996年总决赛前三场打完，超音速被迈克尔·乔丹和他72胜的公牛队打成3比0。第四场，乔丹在佩顿的防守下得到自己在之前所有总决赛中的单场最低分23分；第五场，超音速队赢了公牛队21分，佩顿让乔丹得到26分；第六场，佩顿出场47分钟，让乔丹的19次投篮偏出14次，再次刷新了自己职业生涯的总决赛单场得分最低——22分。在迈克尔·乔丹职业生涯6次决赛经历中，1996年的这一次命中率和得分都是最低的。但公牛最终还是以4：2战胜超音速队，让乔丹拿到了复出后的第一个总冠军。佩顿的小腿受了伤，但是系列赛场均数据为21分、5.3篮板、8助攻、1.7抢断和2.7个失误，命中率为48.8%。
2001年3月19日，对费城76人队，佩顿得到职业生涯的第15000分，成为NBA历史上第88位得分超过15000的球员，并且成为NBA历史上第8位得分超过15000分、助攻超过6000次，抢断超过1000次的球员。
2003年2月20日，就在NBA球员转会大门关闭前几分钟，超音速队把佩顿和另一位主力队员戴斯蒙德·梅森交换到雄鹿队，换来对方的主力雷·阿伦和替补后卫凯文·奥利、新人罗纳德·默里，以及一个有限制的2003年的首轮选秀权，这是超音速队36年最大的一桩交易。佩顿到雄鹿后，首战中即拿下22分，9次助攻，率队战胜波特兰开拓者队，终止了球队的四连败。这场比赛也是佩顿在职业生涯中的第1000场比赛。
2003年的夏天，为了追求冠军，佩顿来到了洛杉矶与科比·布莱恩特、沙奎尔·奥尼尔、卡尔·马龙组成了“F4”阵容。但是，由于马龙和奥尼尔伤病不断、还有底特律活塞队的崛起，虽然佩顿打满了所有比赛，并帮助球队杀入总决赛，但湖人最终以1比4败给了活塞。
2005年春天，波士顿凯尔特人队将加里·佩顿、汤姆·古格里奥塔、迈克尔·斯图尔特3名球员以及3个未来的首轮选秀权打包送给老鹰，从而换回老鹰的安东尼·沃克。但是，仅仅几天之后，老鹰却与佩顿解除了合同，佩顿随即重返波士顿与老东家重新签约。而联盟并不认可这种等同儿戏的交易情况，为了杜绝这类事件再度发生，NBA专门订立一项规定：被交易后又被裁掉的自由球员，禁止立即与被交易前所在的球队重新签约，而是必须等待30天之后才能与旧日的东家签约。30天的期限是赛季进行中的数目；如果是休赛期，那么签约的期限缩短为20天。由于这项规则的出台是因为佩顿转会而又闪电回签老东家所引发，所以该条款被称为“加里·佩顿”条款。
2004-05赛季，在为凯尔特人队效力的赛季里，佩顿场均拿到11.3分、6.1个篮板。
2005年09月23日，阿密热火正式宣布签下“手套”加里·佩顿，合同为一年110万美元。
2005-06赛季，以自由球员身份加盟热火队的佩顿成为奥尼尔、德怀恩·韦德身后一名最重要的板凳力量。而在季后赛打响后，佩顿以其丰富的比赛经验屡屡帮助热火渡过难关。最终，热火在并不被人看好的情况下，总决赛中连胜四场，以4比2战胜小牛，成功捧起总冠军奖杯。
2007-08赛季，加里·佩顿并没有出现在NBA赛场上。2008年8月2日，他向联盟递交退役申请，在离开赛场一年后正式退出NBA。佩顿在迈阿密热队度过了他职业生涯最后两个赛季后，17年的职业生涯中，佩顿出战了1335场NBA比赛。场均数据为16.3分3.9板6.7次助攻1.8次抢断。职业生涯总数据方面，他的总抢断次数（2445次）排在了联盟历史的第3位，助攻次数（8966次）排在历史第7，总得分（21813）排在了历史第27位。
2013年9月9日，篮球名人堂典礼在美国马萨诸塞州的春田市举行。加里·佩顿与前纽约尼克斯队超级得分手伯纳德·金以及名帅里克·皮蒂诺等领衔入选。 1996年亚特兰大奥运会，加里·佩顿入选美国男篮“梦三队”。梦三队在决赛里以95-69击败南斯拉夫夺得冠军。这届奥运会，美国队场均得到102分，场均净胜对手31.7分，场均只让对手得到70.3分。
2000年悉尼奥运会，美国队的成员中只有加里·佩顿参加过上一届的亚特兰大奥运会，并被任命为队长。这届奥运会“梦四队”场均净胜分为21.6分，半决赛以85-83险胜立陶宛，在决赛以10分的分差战胜法国队，再度以全胜的战绩夺冠。
