Сын известного российского юриста Андрея Антоновича Пионтковского. Брат — историк Сергей Андреевич Пионтковский, расстрелян в 1937 году.
В 1918 году закончил юридический факультет Казанского университета.
С 1921 года преподавал в Туркестанском университете, с 1923 года — в Московском университете, с 1931 года — в Московском юридическом институте, с 1950 года — во Всесоюзном институте криминалистики, с 1955 года работал в Институте государства и права АН СССР. Автор учебников по общей и особенной частям советского уголовного права.
В 1946—1951 годах член Верховного суда СССР.
Скончался 9 ноября 1973 года в Москве. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
Сын — математик, политолог Андрей Андреевич Пионтковский (род. 1940).