Marcus Ericsson hade en mindre lyckad dag och körde in på 20:e plats.
För Pagenaud var det tredje segern för säsongen, och trots segern i Indy 500 tidigare i år kanske den skönaste, vinsten kom nämligen på den franska nationaldagen.
– Jag är väldigt stolt över att få fira med den franska flaggan här i ett kusinland, Kanada, jag hörde att (landsmannen Julian) Alaphilippe leder Tour de France på cykel, jag kände att jag skulle göra samma sak här, sa fransmannen efter segern.
Pagenaud leder dock inte Indycar-serien, där ligger han trea, efter Josef Newgarden och Alexander Rossi, fyra respektive trea i Toronto.