Герой Советского Союза (7.04.40). Награжден орденами Ленина и Красного Знамени.
Родился в семье деповского рабочего. Русский. Окончил 7 классов железнодорожной школы № 9 и школу фабрично-заводского ученичества. Работал слесарем в депо на железнодорожной станции Петрозаводск.
В РККА с 1929 г. В 1931 г. окончил Ленинградскую летно-техническую школу ВВС. Служил авиатехником в частях ВВС Московского военного округа. Член ВКП(б) с 1932 г.
В 1936 г. окончил 2-ю Краснознаменную военную школу летчиков им. Осоавиахима в г. Борисоглебске. Служил комэска.
Участвовал в советско-финской войне. Был командиром 3-й эскадрильи 68-го отдельного истребительного авиаполка ВВС 13-й армии Северо-Западного фронта.
17.02.40 г. под огнём противника приземлился на лёд оз. Муола-Ярви (ныне оз. Глубокое) и вывез на лыже своего самолета лётчика Н. Косичкина, совершившего вынужденную посадку на подбитом самолете. Когда Петров вернулся на свой аэродром в его машине насчитали до сотни пробоин.
7.04.40 г. капитан Петров Петр Михайлович был удостоен звания Герой Советского Союза. Ему была вручена медаль «Золотая Звезда» № 300.
Участвовал в Великой Отечественной войне. Командовал 254-м истребительным авиаполком 36-й истребительной авиадивизии ПВО Юго-Западного фронта. Сбил 6 самолетов противника. Был ранен в плечо, но остался в строю.
23.11.41 г. майор Петров трагически погиб. Похоронен в селе Уразово Белгородской области.
В декабре 1941 г. был награжден орденом Красного Знамени посмертно.
Его имя носит улица и пионерская дружина школы № 40 в Петрозаводске.