Préchauffez le four à 400°F (200°C).

Épluchez les pommes de terre et coupez-les en tranches de 1/2 pouce. Placez-les dans une casserole et couvrez-les d'eau; portez à ébullition. Faites bouillir pendant 2 minutes, puis égouttez et réservez.

Chauffez une grande poêle allant au four à feu moyen-vif. Versez l'huile d'olive, puis ajoutez les oignons. Faites sauter jusqu'à ce qu'ils soient légèrement caramélisés, de 8 à 10 minutes. Ajoutez l'ail et faites revenir jusqu'à ce que les oignons soient d'un brun profond et que l'ail soit tendre. Transférez le mélange dans un bol.

Replacez la poêle sur la cuisinière à feu doux. Faites fondre le beurre dans la poêle, puis couvrez le fond avec 1/3 des pommes de terre. Assaisonnez avec du sel et du poivre. Couvrez les pommes de terre avec la moitié du mélange d'oignons. Recouvrez avec la moitié des pommes de terre restantes; assaisonnez avec du sel et du poivre. Étalez le reste du mélange d'oignons dessus. Couvrez avec les pommes de terre restantes; assaisonnez avec du sel et du poivre.

Enfournez dans le four préchauffé jusqu'à ce que les pommes de terre soient tendres et dorées sur le dessus, de 10 à 12 minutes.