Toàn bộ album đều đã từng được trình diễn trực tiếp bởi The Beach Boys và Brian Wilson. Brian Wilson từng trình diễn toàn bộ album trong tour diễn vào năm 2002 và cùng Al Jardine vào năm 2006. Năm 2013, Wilson cũng tiếp tục trình diễn album này trong tour cùng Jardine và tay guitar David Marks[115]. Rất nhiều ca khúc của album cũng từng được trình diễn riêng lẻ bởi ban nhạc, có thể kể tới "Wouldn't It Be Nice", "Sloop John B" và "God Only Knows"[116]. Do việc vắng mặt dài hạn của Brian Wilson trong cái tour diễn, "Wouldn't It Be Nice" được rất nhiều ca sĩ đảm nhiệm hát chính, trong đó có Carl Wilson, Al Jardine và Jeff Foskett. Al Jardine, Bruce Johnston hoặc Carl Wilson cũng là những người hát phần của Brian Wilson trong các buổi trình diễn ca khúc "Sloop John B". "God Only Knows" vốn là ca khúc thương phẩm của Carl Wilson cho tới khi anh qua đời vào năm 1998, dẫn tới việc Bruce Johnston phụ trách việc hát chính ca khúc này sau đó trong các buổi trình diễn. Trong tour diễn kỷ niệm 50 năm thành lập ban nhạc, phần hát ca khúc này bởi Carl Wilson được phát qua băng ghi âm theo kèm một video tưởng nhớ tới anh[116]. "I Just Wasn't Made For These Times" và "Pet Sounds" đều được The Beach Boys trình diễn trong tour diễn này. "Here Today" được dẫn bởi Mike Love với phần hát chính cùng Johnston[116].

"Caroline, No" và "You Still Believe in Me" đều được ban nhạc trình diễn nhiều lần trong suốt sự nghiệp của mình. "Caroline, No" được trình diễn suốt những năm 70, 80 và 90 với phần hát chính của Carl Wilson. "You Still Believe in Me" được trình diễn nhiều trong những năm 70, sau này được trình diễn nhiều hơn trong những năm 90 với phần hát chính bởi Al Jardine và Brian Wilson[116]. "That's Not Me, Let's Go Away for Awhile" và "I Know There's an Answer" chỉ được trình diễn bởi Brian Wilson trong Pet Sounds tour của mình, ban nhạc chưa từng hát trực tiếp 2 ca khúc này[116][117]. "Don't Talk (Put Your Head on My Shoulder)" và "I'm Waiting for the Day" đều được cả The Beach Boys lẫn Brian Wilson trình diễn trực tiếp trong suốt thập niên 70. Khi Brian rời nhóm, "Don't Talk (Put Your Head On My Shoulder)" được hát chính bởi Carl Wilson, còn "I'm Waiting for The Day" được hát chính bởi Billy Hinsche[118].

Nhạc sĩ Scott Mathews đã từng lập nên một dự án mang tên "Pet Sounds Live", vốn là một tour diễn vòng quanh thế giới mà anh thiết kế và chuẩn bị với đầy đủ đội hình The Beach Boys cùng Brian Wilson vào năm 1983. Tuy nhiên, chương trình không thể được thực hiện do một thành viên trong nhóm gặp những vấn đề về việc thay đổi kế hoạch cá nhân, và vì dự án đặc biệt này cần sự góp mặt của đầy đủ ban nhạc nhằm đảm bảo thành công thương mại toàn cầu. Khi rốt cuộc dự án bị đổ bể vào năm 1991, Matthews đã tự mình tiến hành dự án trình diễn của Pet Sounds mà anh cộng tác với người bạn thân, Carl Wilson. Brian cũng đã đi cùng tour diễn sau đó[119][120][121][122].