Его первым бизнесом в Калифорнии стала механическая прачечная, работающая на паровой тяге. Дементьев быстро освоил новое оборудование и, по воспоминаниям современников, не избегал никакой работы, хотя из-за аристократической гордости никогда не стоял за прилавком. Позже он стал совладельцем компании по продаже сельскохозяйственной продукции, приобрёл акции в двух местных банках и железной дороге штата, а также стал совладельцем предприятия по производству мыльного порошка для бритья. Вскоре он снова занялся лесопилками и стал президентом союза всех лесопилок от Канады до Мексики. Дочь предпринимателя, графиня Вера Толстая, вспоминала, что когда её отец уходил на пенсию, владельцы лесопилок подарили ему трость из чёрного дерева с золотым набалдашником и памятной надписью, а также молотки председателя с надписями на серебряных пластинах.

Во время Первой мировой войны Дементьев стремился помочь России. В частности, в 1916 году он предложил свои услуги российской правительственной закупочной комиссии в Нью-Йорке. В газете «Лос-Анджелес таймс» регулярно публиковались его статьи о военных успехах и неудачах российской армии и армии Антанты.

Пётр Алексеевич Дементьев скончался 21 января 1919 года в своём имении Альта-Лома. На следующий день в «Лос-Анджелес таймс» был опубликован некролог, в котором его называли известным русским патриотом и писателем, а также прославившимся в США финансистом и строителем железных дорог. Он был экспертом в русских и американских делах, общался с множеством людей из финансового мира США и активно участвовал в культурной жизни своей родины. Его таланты и выдающиеся способности привлекали к нему множество людей.