Von 1933 bis 1938 studierte er Chemie an der Universität Marburg. Von 1937 bis 1938 war er Assistent bei Prof. Hans Meerwein, der von 1934 bis 1939 förderndes Mitglied der SS war. Bei ihm legte er am 22. Dezember 1938 seine Dissertation zu dem Thema "Eigenschaften und Bildungsweisen tertiärer Oxoniumsalze" vor.

Am 5. Juni 1940 wurde er zum Oberingenieur am Institut für Organische Chemie der Technischen Hochschule Darmstadt berufen und blieb dies bis 1945. Daneben leistete er ab 1940 Kriegsdienst und geriet in Gefangenschaft.

1945 wurde er wieder Assistent am Chemischen Institut der Universität Marburg und habilitierte sich am 20. Januar 1951. Zum apl. ao. Professor an der Universität Marburg wurde er am 14. April 1957 berufen, wurde am 13. September 1960 Wissenschaftlicher Rat und Abteilungsleiter am Chemischen Institut und schließlich 1971 ordentlicher Professor im Fachbereich Chemie der Universität Marburg.

Pfeil war am 1. Juni 1940 der NSDAP beigetreten und gehörte zur Ortsgruppe Bessungen.

In den Adressbüchern der Stadt Darmstadt wurde er von 1940 bis 1942 als Dr. phil., Chemiker, wohnhaft in der Peter-Frieß-Straße 38, geführt.