C'est ta config ESXi qui ne devait pas être bonne, une gateway PfSense peut parfaitement être virtualisée, c'est chose courante.
Tu utilisais directement ESXi ou tu avais un environnement vSphere Center ? Il faudrait revoir la config de tes vSwitch, en particulier niveau VLAN etc, mais il n'y aucune raison que ça ne fonctionne pas. Je pense que le souci venait de la config de tes NIC. Il y a d'ailleurs un moyen simple de tester, tu peux passer une carte réseau PCIe en passthrough à la VM et tester comme ça, de cette façon PfSense aura accès à la carte comme en bare-metal.
EDIT : Aussi, vérifie le chipset réseau qui est utilisé sur ESXi. Si tu as du Realtek, ça peut venir de là, il y a une raison pour laquelle on recommande d'éviter ces chipsets comme la peste au profit d'Intel...