Marele Duce Petru Nikolaevici al Rusiei s-a născut pe 10 ianuarie 1864 şi a fost cel de-al doilea fiu al Marelui Duce Nicolae Nikolaevici și al Marii Ducese Alexandra Petrovna. Căsătoria părinţilor a fost aranjată, iar Alexandra a fost profund nefericită la curtea imperială rusă. Crescută în religia luterană, s-a convertit la ortodoxism după căsătorie, în 1856, dar nu s-a adaptat stilului de viață din Sankt Petersburg. Primul ei fiu, Marele Duce Nicolai Nicolaevici, a venit pe lume la nouă luni după căsătorie, în apartamentul familiei de la Palatul de Iarnă. În decembrie 1861, cuplul s-a mutat în noul Palat Nicolae, unde, în 1864, Alexandra a dat naștere celui de-al doilea fiu și ultimului ei copil, Marele Duce Petru, și începând din acel moment mariajul a început să se destrame.
Alexandra era simplă și nesofisticată, prefera să se îmbrace modest, evita viața publică și își dedica timpul religiei și medicinei, iar sinceritatea și manierele ei plăcute au făcut-o foarte căutată la curtea imperială. La început, soțul i-a luat ideile în serios și a finanțat un spital unde pacienții săraci primeau îngrijiri medicale fără taxe, uneori prințesa însăși se ocupa de îngrijirea bolnavilor şi, în cele din urmă, a fondat un institut de pregătire pentru asistente medicale.
Palatul cuplului din Sankt Petersburg era atât de mare încât soţii nici nu se prea vedeau, apărând împreună doar la ceremoniile oficiale. În cele din urmă, Nicolae Nicolaevici a început o relație permanentă cu Ecaterina Chislova, o dansatoare de la teatrul Krasnoye Selo, aventură pe care nu a încercat să o ascundă de soția sa. În 1868, Ecaterina Chislova a dat naștere primului dintre cei cinci copii nelegitimi ai cuplului, iar în 1870 nu mai rămăsese nimic din căsnicia Alexandrei. Locuia perioade lungi de timp împreună cu cei doi copii, Nicolai şi Petru, la Kiev, în timp ce soțul își petrecea vremea cu cea de-a doua familie. Când Marele Duce a făcut presiuni pentru a-și legitima copiii proveniți din relația cu amanta, Alexandra Petrovna a apelat la țarul Alexandru al II-lea rugându-l să intervină, însă acesta a răspuns: “Voi vedea. Soțul tău este în floarea vieții și are nevoie de o femeie cu care să se iubească. Uită-te la tine! Uite cum te îmbraci! Nici un om nu ar fi atras”.
Așa cum era obiceiul în familia imperială rusă, cel de-al doilea fiu al cuplului, Petru Nikolaevici a slujit în armata imperială, intrând la vârsta de douăzeci de ani în regimentul Uhlan, dar s-a îmbolnăvit de tuberculoză şi a fost nevoit să pună capăt carierei militare, mutându-se în Egipt, unde a început să studieze arhitectura. Marele Duce a fost numit apoi inspector general de inginerie, a fost promovat locotenent general și adjutant general, devenind în cele din urmă asistent al țarului.
În 1907, fratele său mai mare, marele duce Nicolai Nikolaevici, s-a căsătorit cu prințesa Anastasia, fiica lui Nicolae I al Muntenegrului și a Milenei Vukotić căreia i se spunea Stana. Aceasta avea o soră, prințesa Milica, cele două fiind poreclite la curtea de la Sankt Petersburg „pericolul negru”, pentru că erau interesate de ocultism şi aveau părul negru ca tăciunele. Petru s-a căsătorit pe 26 iulie 1889, la Peterhof, cu Milica, şi cuplul a avut patru copii: Marina Petrovna, Roman Petrovici, Nadejda Petrovna şi Sofia Petrovna.
.
Cei doi fraţi şi soţiile lor practicau spiritismul, iar în 1910 Marele Duce Petru și soția sa au fost acuzați că l-au promovat la curte pe un vindecător francez numit Philippe Nizier-Vashodla (Anthelme) care le-a promis ţarului Nicolae al II-lea şi ţarinei Alexandra că va face, prin puterile sale miraculoase, în aşa fel încât cei doi să aibă un moştenitor de sex masculin. Poliția l-a expulzat ulterior pe şarlatanul Philippe, dar cuplul imperial a rămas în continuare subjugat de magia neagră şi de practicile oculte.
Prințul Felix Yusupov, vecin cu Milica şi Petru, a descris impozantul lor Palat Znamenka drept „punctul central al puterilor răului”, apoi această opinie a fost răspândită pe scară largă la curtea imperială, provocând conflicte majore în interiorul Casei Romanov. Marele Duce Petru era un om discret, timid, calm şi nu prea vorbăreț, era înzestrat cu o mare inteligență, dar starea lui de sănătate nu i-a permis să progreseze în cariera militară, astfel că nu și-a putut exercita mult timp funcția de inspector general. În 1915, când fratele său, Marele Duce Nicolai, a fost înlăturat din funcția de comandant suprem al armatelor imperiale și a fost numit comandant-șef și vicerege al Caucazului, Petru i s-a alăturat în misiunile strategice.
Pasiunile principale ale Petru au fost pictura și arhitectura, fiind în mod deosebit atras de arhitectura religioasă, a realizat planurile pentru Biserica Memorială Mukden, dedicată soldaților ruși căzuți în timpul războiului ruso-japonez din 1904-1905, şi a proiectat extravaganta vilă Dulber din Koreïz, în Crimeea, construită în stil neomaur, ca o fortăreaţă.
În martie 1917, după abdicarea ţarului Nicolae al II-lea, Marele Duce și soția sa, Milica, s-au refugiat aici, pentru că regiunea nu era încă ocupată de bolșevici. În aprilie 1919, cei doi au părăsit țara la bordul cuirasatului britanic HMS Marlborough şi s-au mutat împreună cu fratele mai mare, Marele Duce Nicolai Nikolaievici, și soția acestuia, Stana, la Vila Thénard situată pe Coasta de Azur.
Petru Nicolaevici a încetat din viață la vârsta de 73 de ani, pe 17 iunie 1931, la Cap d’Antibes, fiind înmormântat în cripta Bisericii Ortodoxe Saint-Michel-Archange din Cannes, iar soția sa i-a supravieţuit timp de 20 de ani, murind pe 5 septembrie 1951 la Alexandria, în Egipt.
