Petr Aleksándrovich de Oldenburgo fue el único hijo del príncipe Alejandro de Oldenburgo y de Evgenia Maximilianovna, de soltera duquesa de Leuchtenberg. Su madre era nieta del emperador Nicolás I y de Evgenia de Beauharnais, hijastra de Napoleón, y su padre era bisnieto del zar Pablo I.

En 1901, Petr se casó con la hija del emperador Alejandro III, hermana del emperador Nicolás II, la Gran Duquesa Olga Aleksándrovna. Petr y Olga eran primos lejanos: el padre de Olga, el emperador Alejandro III, era primo hermano de la madre de Petr y primo segundo de su padre. Así, los cónyuges tenían dos antepasados comunes, los emperadores rusos Pablo I y Nicolás I. Su matrimonio fue sin hijos, desafortunado y originalmente de carácter político. En 1916 se divorciaron.

Con el rango de general mayor, Petr comandó un regimiento de tiradores de la Familia Imperial. Tras los acontecimientos de febrero de 1917, se retiró y se estableció en su finca en la provincia de Vorónezh. Después de la Revolución de Octubre, emigró a Francia con sus padres, donde vivió en París y en una granja cerca de Bayona. En 1922 se casó con Olga Vladímirovna Serebríakova, de soltera Ratkova-Rozhnova. Petr se dedicó a la literatura y bajo el seudónimo de 'Petr Aleksándrov' publicó en París tres relatos sobre la vida popular. Iván Bunin, estando en la emigración, a menudo se comunicaba con el príncipe de Oldenburgo y tras su muerte por una rápida tuberculosis en 1924, escribió un ensayo sobre él.

Petr Aleksándrovich está enterrado en la cripta de la iglesia de San Miguel Arcángel en Cannes.