Петр Федоров – представитель старой актерской династии, самым известным представителем которой является его двоюродный дед Александр Збруев.
Приняв решение о поступлении в театральное училище, Петр отправился на прослушивание в Театральный институт имени Б. В. Щукина. Сразу после своего зачисления Петр Федоров начинает активно сниматься в эпизодических ролях. Наиболее известная из них – роль призывника в комедии Романа Качанова «ДМБ» (2000). В скором времени актера приглашают сыграть главную роль Леньки в криминальной драме «101-й километр» (2001).
Далее последовали характерные роли в криминальной комедии «Сматывай удочки» (2004), в сериалах «Туристы» (2005) и «Клуб» (2006). Затем фильмография Петра Федорова пополнилась ролями в фильмах «Взять Тарантину» (2006), «Мужской сезон. Бархатная революция» (2005), «Темный инстинкт» (2005), «Неуправляемый занос» (2005). В 2008 году Петр Федоров проходит многомесячный кастинг на роль космического воина Гая Гаала в фильме «Обитаемый остров» по мотивам одноименного произведения братьев Стругацких. Режиссером картины стал Федор Бондарчук. С выходом фильма на большие экраны Петр Федоров становится популярным среди широкой аудитории.
Во время съемок «Обитаемого острова» актер оставил Московский драматический театр имени К. С. Станиславского, в котором работал после окончания театрального института. В этот же период он вместе с московским режиссером Павлом Бардиным написали сценарий и сняли одну из самых неоднозначных киноработ последнего времени – «Россия 88», в основе сюжета которой лежит рассказ о неонацистской группировке под названием «Россия 88», которая снимает на камеру агитационные ролики избиений и публикует их в Интернете. Сам Петр Федоров в фильме сыграл роль главаря скинхедов по прозвищу Штык. Фильм стал обладателем Национальной премии Российской Академии кинематографических искусств «Ника» в номинации «Открытие года».