Pjotr Iwanowitsch Bagratjon wurde am 11. November 1765 wahrscheinlich in Kizlar (Dagestan) geboren, in einer Familie georgischer Fürsten aus dem Geschlecht der Bagrationi. Mit 17 Jahren trat er in den Militärdienst ein und nahm an Expeditionen gegen Tschetschenen teil. In einer der Schlachten wurde Bagratjon schwer verwundet und gefangen genommen, doch die Bergbewohner befreiten ihn ohne Lösegeld aus Respekt vor seinem Vater, der ihnen geholfen hatte.

Bagratjon nahm an dem Russisch-Türkischen Krieg von 1787-1791 und der Polnischen Kampagne von 1793-1794 teil. In den Italienischen und Schweizer Feldzügen von A. W. Suworow im Jahr 1799 kommandierte er die Avantgarde der russischen Armee und galt als Suworows Lieblingsschüler. Im selben Jahr wurde ihm der Rang eines Generalmajors verliehen. In den Kriegen gegen Frankreich von 1805 und 1806-1807 kommandierte Bagratjon erfolgreich das Nachhut der russischen Armee und bewies sich in Schlachten, einschließlich der Schlacht bei Austerlitz im Jahr 1805. Im Russisch-Türkischen Krieg von 1806-1812 war er Oberbefehlshaber der Moldauischen Armee, und ab 1812 leitete er die 2. Westarmee. Zu Beginn des Vaterländischen Krieges von 1812 erhielt er den Befehl, Kämpfe mit überlegenen feindlichen Kräften zu vermeiden, und es gelang ihm, seine Armee nach Smolensk zu führen, um sich mit der 1. Westarmee zu vereinen, doch er sprach sich gegen den Rückzug aus, der von M. B. Barclay de Tolly vorgeschlagen wurde. Diese Entscheidung rettete jedoch die russische Armee vor der Umzingelung. Bagratjons Beliebtheit in den Truppen ermöglichte es der Opposition, seinen Namen gegen Barclay de Tolly zu verwenden. In der Schlacht von Borodino am 26. August 1812 verteidigten seine Truppen den linken Flügel der russischen Position, der dem Hauptangriff der napoleonischen Armee ausgesetzt war. Der Fürst führte persönlich seine Truppen in Gegenangriffe und wurde schwer am Bein von einem Granatsplitter verwundet. Er starb an den Verletzungen am 24. September 1812 im Dorf Sima in der Provinz Wladimir. 1839 wurde sein Leichnam feierlich auf dem Borodino-Feld umgebettet.