O uruguaio de 42 anos substituiu Tom Cleverley, que foi demitido após a decepcionante 14ª colocação do Watford na segunda divisão inglesa.
Pezzolano é o 18º técnico do Watford desde a saída de Gianfranco Zola em dezembro de 2013.
Ele começou sua carreira no Torque City do Uruguai e, após agens por Pachuca e Cruzeiro, assumiu o comando do Valladolid em 2023.
Pezzolano levou o Valladolid à promoção para a LaLiga em 2024, mas foi demitido em novembro com a equipe lutando na parte inferior da tabela.
"Paulo tem um histórico extremamente impressionante de trabalho com jogadores jovens, o que é essencial quando se olha para o perfil de idade do nosso elenco", disse o diretor esportivo do Watford, Gian Luca Nani.
"Acreditamos que Paulo é o líder de que precisamos para nos concentrarmos na nova temporada. Ele está totalmente ciente de nossas ambições e determinação de lutar pela promoção e aceita esse desafio.
"O clube obteve grande sucesso ao fazer contratações semelhantes com Slavisa Jokanovic, Javi Gracia e Xisco Munoz."