Член ВКП(б) с марта 1943 года. Первый секретарь ЦК Компартии Белоруссии с 1965 года, кандидат в члены Политбюро ЦК КПСС с 1966 года.
Герой Советского Союза (15.8.1944), Герой Социалистического Труда (1978).
Родился в бедной крестьянской семье Машеро Мирона Васильевича и Дарьи Петровны . Прапрадед Петра Мироновича был французом, солдатом наполеоновской армии оставшимся после отступления на территории Сенненского уезда в 1812 году.
Из восьмерых родившихся в семье Машеровых детей выжили пятеро: Павел (генерал, руководил политотделом штаба Белорусского военного округа), Матрёна, Пётр, Ольга (врач-эндокринолог, работала в Гродненском медицинском институте), Надежда.
В 1934 году поступил на педрабфак Витебского пединститута. С 1935 года студент физико-математического факультета Витебского педагогического института имени С.М. Кирова, который окончил в 1939 году. По распределению в 1939—1941 годах работал учителем математики и физики в средней школе райцентра Россоны Витебской области.
В годы Великой Отечественной войны с первых дней доброволец в рядах Красной Армии. Попадает в окружение, в августе 1941 года бежит из плена. Под кличкой Дубняк — один из организаторов и руководителей партизанского движения на Беларуси. В августе 1941 года организовал и возглавил подполье в Россонах. С апреля 1942 года командир партизанского отряда имени Н.А. Щорса. Руководимый им отряд в августе 1942 года совершил крупную операцию — взрыв моста через р. Дрисса на железной дороге Витебск — Рига. С марта 1943 года комиссар партизанской бригады имени К.К. Рокоссовского. С сентября 1943 года первый секретарь Вилейского подпольного обкома ЛКСМ Белоруссии. В 1944 году был удостоен звания Героя Советского Союза.
После освобождения Беларуси — c июля 1944 года работал первым секретарём Молодеченского, Минского обкомов ЛКСМБ. С июля 1946 года секретарь, а с октября 1947 года первый секретарь ЦК ЛКСМ Белоруссии. В июле 1954 года был избран вторым секретарём Минского обкома партии, а в августе 1955 года первым секретарём Брестского обкома Компартии Белоруссии. Избирался депутатом Верховного Совета СССР 3-5-го и 7-10-го созывов.
С 1959 г. секретарь, с 1962 второй секретарь, а с марта 1965 года первый секретарь ЦК КП Белоруссии (по рекомендации предшественника — уходившего на повышение Кирилла Мазурова). В 1978 году ему было присвоено звание Героя Социалистического труда.
Семья: жена Полина Андреевна (урождённая Галанова, уроженка Шкловский район Могилёвской области, ум. 23 февраля 2002 года), 2 дочери — Наталья и Елена.
Пётр Машеров погиб 4 октября 1980 года в автомобильной катастрофе на трассе Москва — Минск у поворота на птицефабрику города Смолевичи: на пути его кортежа, сопровождаемого ГАИ, неожиданно выехал автосамосвал, гружёный картофелем (ГАЗ-САЗ-53Б экспериментальной базы Жодино). В народе ходили многочисленные слухи о причастности ближайшего окружения генерального секретаря ЦК КПСС Л. И. Брежнева к этой трагедии (якобы с целью убрать популярного кандидата на пост генсека), однако достоверных свидетельств этому так и не нашлось. Катастрофу не считает случайной и Вячеслав Кебич, первый премьер-министр независимой Белоруссии.
В ходе следствия было выяснено, что дежурного ГАИ УВД Минского облисполкома не предупредили о прохождении по трассе Минской области кортежа Машерова. Поэтому ГАИ не приняло необходимых мер. Однако этот факт объясняется тем, что Пётр Миронович обычно определялся с маршрутом уже в пути. С другой стороны, даже если бы дежурный ГАИ знал о маршруте следования, это не сыграло никакой роли, Пётр Машеров не разрешал перекрывать для себя дороги.
Водитель ГАЗ-53 некий Н. Пустовит был признан виновником ДТП, в результате которого погибли 3 человека — Машеров, его водитель и охранник. Суд приговорил его к 15 годам лишения свободы, однако уже через пять лет он был освобожден досрочно.
Именем Петра Машерова в Беларуси названы многие объекты.