П. И. Леонтьев родился 23 июня (5 июля) 1883 года. В 1905 году окончил школу-студию МХТ и стал играть на сцене МХТ под руководством К. С. Станиславского. После закрытия студии стал работать в Киеве (театр Соловцова), Екатеринодаре, Москве (театр Незлобина, театр Корша). В 1935—1937 годах актёр Ростовского театра, с 1938 года — Малого театра.

П. И. Леонтьев умер 22 октября 1951 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (участок № 2).