Pyotr Velyaminov 7 dekabr 1926-cı ildə Moskva şəhərində anadan olmuşdur.

Anası Tatyana Divnova çox səbirli evdar qadın olmuşdur. O, çalışırdı ki, evdə həmişə hüzur, sakitlik olsun. Sonralar uşaqlığını yada salan aktyor deyərmiş ki, o da ailəsində həmişə sakitlik, rahatlıq olmasına çalışacaq.

Atası Sergey Velyaminov isə XIX əsrin generalları İvan və Aleksey Velyaminovların nəslindən olmuşdur. Anasından fərqli olaraq, atası çox səbirsiz insan olub və bunun da ağrı-acısını yaşayıb. 1930-cu ildə onu antisovet təşkilatına qoşulmaq ittihamı ilə həbs ediblər. 1936-cı ildə həbsdən azad edilən Sergey Velyaminov 1941-ci ildə könüllü olaraq cəbhəyə yollanıb. Ancaq bu dəfə də onu tutaraq sürgün ediblər. Hətta Pyotru da 1943-cü ildə, 17 yaşında ikən, guya o da atası kimi antisovet təşkilatına qoşulduğuna görə, həbs ediblər. Sonralar bu haqda danışan Pyotr özü isə bildirib ki, qonşuluqda yaşayan, bir məktəbdə oxuduqları qızla dostluq edib, tez-tez onlara qonaq gedib. Qızın Moskva Mühəndisləri İnstitutunun dosenti olan atası bilinməyən səbəblərə görə həbs ediləndən sonra onu da günahı olmadan tutublar. Pyotr Velyaminov 1952-ci ildə həbsxanadan buraxılsa da, onu Moskvada yaşamağa qoymurlar. Ailəliklə Sibirin Abakan şəhərinə köçürlər.

Pyotr Velyaminov 2009-cu ildə qripdən xəstələnir, bu sonra pnevmoniya xəstəliyinə çevrilir. Aktyor 2009-cu il iyunun 14-də 82 yaşında ikən vəfat etmişdir.

Pyotr ali savadı olmasa da, istedadına görə yerli teatra işə düzəlir. Kinoda debütü isə 1971-ci ildə "Kölgələr günorta yox olur" çoxseriyalı televiziya filmində Zaxar Zaxaroviç Bolşakov rolu ilə başlayır. Filmlə bərabər aktyor da məşhurlaşır, xalqın sevimlisinə çevrilir. Bu filmdən sonra Pyotr Velyaminovu “Sovremennik” teatrı işə dəvət edir. Bununla belə, 1979-cu ildə filmin Fransada nümayişinə görə aktyorlar ezam olunsalar da, Pyotrun keçmişini səbəb gətirərək onu aparmırlar. Bir müddət teatrda işləyən aktyor sonra səhnədən uzaqlaşaraq filmlərə çəkilməyə başlayır. 1973-cü ildə o, “Bu bizim evdir” və “Əbədi çağırış” filmlərinə çəkilir. Sonra o, bir-birinin ardınca “Şirin qadın”, “Təhlükəli dostlar”, “Yaroslav Mudrı”, “Çelyuskinçilər” və s. filmlərdə rol alır.

Aktyor ömrünün sonuna yaxın az-az filmlərə dəvət alır. Axırıncı rolu “Zenitdə ay” filmində Boris Anper rolu olmuşdur.

Pyotr Velyaminov 1953-cü ildə aktrisa Lyudmila Nyuxalova ilə ailə həyatı qurur. Yekaterina adında bir qızları dünyaya gəlir. Sonralar o da atasının yolunu davam etdirərək Omsk teatrının aktrisası olur. Lakin bu ailə həyatı uzun sürmür. 1955-ci ildə Tümen Dram Teatrında işləməyə başlayan aktyor ikinci dəfə Qalina Qrişina ilə evlənir. Bu nikahdan Sergey (o da aktyordur) adında oğulları, İrina adında qızları olur. 1971-ci ildə onlar ayrılır. Üçüncü dəfə aktrisa Qalina Dobrovolskaya ilə ailə həyatı qurur, amma nikah daha qısa sürür. Dördüncü dəfə kinorejissor İosif Maneviçin qızı ilə ailə həyatı qurur. Onlar 10 il birgə yaşayırlar. Pyotr Velyaminov 1988-ci ildə 62 yaşında Tatyana Tanakova ilə evlənir və bu sonuncu nikahda o, ailələrində arzuladığı rahatlığı və sakitliyi tapır.