Летчик-космонавт СССР, полковник. Член КПСС с 1949 года.
Родился 26 июня 1925 года в селе Челищево Вологодской области.
Полет в космос совершил 18-19 марта 1965 года совместно с Леоновым А. А. в качестве командира космического корабля "Восход-2".
В ходе полета впервые в истории космонавтики выполнен выход космонавта Леонова А.А. из кабины космического корабля в открытый космос, для чего корабль "Восход-2" был снабжен шлюзовой камерой.
Проведены медико-биологические исследования, решены некоторые задачи космической навигации. Впервые осуществлен спуск космического корабля с орбиты с использованием ручной системы управления.
Программа полета была выполнена полностью.
Беляев П. И. умер 10 января 1970 г.
Именем Беляева П. И. назван научно-исследовательский корабль АН СССР.