Сын лесничего. Высшее образование получил в Петербургском политехническом институте и Петербургской военно-медицинской академии.
1899 — вступает в Санкт-Петербурге в «Союз борьбы за освобождение рабочего класса»
1901 — вступает в РСДРП, арест и высылка в Пермь
1903—1917 — член Тверского, Нижегородского, Северного, Московского комитетов РСДРП, неоднократно арестовывается
1905 — ответственный организатор Благуше-Лефортовского революционного района в Москве, участвует в работе I Таммерсфорской конференции РСДРП
1907 — делегат V съезда РСДРП
1917 — делегат VI съезда РСДРП(б), делегат Учредительного собрания от РСДРП(б), член Петросовета, представитель Петроградского исполкома на Румынском фронте
1917, октябрь-декабрь — председатель Московского совета солдатских депутатов, член московского ВРК, один из организаторов и руководителей Октябрьского вооруженного восстания в Москве.
1918 — направлен на Украину для организации сопротивления австро-германским оккупационным войскам и буржуазно-националистическим силам
1919 — П. Н. Мостовенко - один из организаторов Башкирской республики, секретарь Уфимского губкома РКП(б)
1921—1922 — на дипломатической работе, полпред РСФСР в Чехословакии и Литве
1925—1927 — член Северо-Западного бюро ЦК ВКП(б), руководитель Промакадемии
1929—1930 — ректор МВТУ имени Баумана
1930 — уполномоченный ВСНХ РСФСР в Берлине
1934—1937 — директор Высших академических курсов Наркомтяжпрома.
Осуждён по ложному обвинению в условиях сталинского культа личности. Полностью реабилитирован в 1956 году.