Пётр Николаевич Полевой родился 25 февраля 1839 года в семье Николая Алексеевича Полевого – известного писателя, журналиста, литературного критика. Окончив Петербургскую гимназию, в 1856 году поступил на историко-филологический факультет Петербургского университета. После окончания учёбы Пётр Николаевич работал учителем в Новгородском графа Аракчеева корпусе. С 1864 года читал лекции в Петербургском университете, затем работал на кафедре русского языка и литературы Новороссийского университета. В 1867 году П. Н. Полевой был назначен инспектором Херсонской гимназии, а вскоре был приглашён в Варшавский университет на заведование кафедрой русского и церковнославянского языков.

В 1871 году Пётр Николаевич вышел в отставку и вернулся в Санкт-Петербург, чтобы целиком отдаться литературной деятельности. В 1872 году он издал «Учебную хрестоматию с толкованиями» в 3-х частях. В том же году была опубликована «История русской литературы в очерках и биографиях», выдержавшая три издания. Из-под пера П. Н. Полевого одна за другой вышли в свет работы: «Общедоступная русская грамматика», «Русская история для средних учебных заведений», «Очерки русской истории в памятниках быта» и др. Все эти издания имели большой успех и принесли ему известность, в результате чего Академия наук присудила Полевому пенсию за выдающиеся заслуги. Под его редакцией в издательстве А. Ф. Маркса вышел перевод знаменитого сборника братьев Гримм «Детские и семейные сказки», а также «Всеобщая история» Оскара Йегера в 4-х томах. В издательстве М. О. Вольфа было издано собрание сочинений Адама Мицкевича с его биографией, написанной Петром Полевым.

В 1883 году исполнилась давняя мечта Полевого – он, как и отец, начал издавать собственный журнал «Живописное обозрение». Однако, издание не нашло отклика среди читателей. Полевой влез в большие долги и уже в 1887 году был вынужден продать журнал. Последующие годы оказались тяжелыми для Полевого: потеря сына и дочери, затем сестры и близкого друга Ю. О. Грюнберга, денежные долги и лишение пенсии от Академии наук. Чтобы расплатиться с долгами и забыться, он с головой ушёл в работу и взялся за три года написать трёхтомную историю русской словесности. «История русской словесности с древнейших времен до наших дней» вышла в издательстве А. Ф. Маркса в Санкт-Петербурге в 1900 году. Издание имело большой успех в немалой степени благодаря прекрасному оформлению. Книги отличались богатейшим иллюстративным материалом: гравюрами, рисунками, портретами.

С 1885 года и до самой кончины Полевой сотрудничал с журналом «Исторический вестник». За семнадцать лет работы он написал для журнала около сорока пяти обширных статей и несколько десятков рецензий и заметок. В одном из выпусков «Вестника» Пётр Николаевич опубликовал дневник своего отца – Н. А. Полевого, снабдив его своим комментарием. В начале1902 года Полевой поехал по делам в Петербург, в дороге простудился и заболел воспалением лёгких. 31 января Пётр Николаевич скончался, меньше месяца не дожив до шестидесяти трёх лет. Он был похоронен на Волковском кладбище в Санкт-Петербурге.