Родился в в многодетной семье Олонецкого вице-губернатора, представителя старинного дворянского рода. Мать — племянница адмирала Лазарева.
В 1860 блестяще окончил Морской кадетский корпус, через два года был произведен в мичманы и около 8 лет провёл в дальних плаваниях, в том числе у берегов Китая и Японии, Северной и Южной Америки. В 1863 году, в ходе одной из экспедиций, в честь Петра Николаевича был назван один из островов в Японском море. В 1870 выдержал выпускной экзамен в Военно-юридической академии и был назначен помощником прокурора при Кронштадтском военно-морском суде. В 1872 уволен от этой должности «с награждением чином коллежского асессора для определения к статским делам» и перешёл в Министерство юстиции.
В 1872 назначен товарищем прокурора Владимирского окружного суда. В 1873 переведен на аналогичную должность в Москву. С августа 1875 — прокурор Рыбинского, с ноября 1875 — Владимирского окружного суда. С июня 1880 — товарищ прокурора Киевской судебной палаты.
В октябре 1881 назначен управляющим Судебным отделом Департамента государственной полиции Министерства внутренних дел. С 18 февраля 1883 — вице-директор департамента полиции.
В 1884 командирован в заграницу, знакомится с устройством полиции в Париже, Берлине, Вене, изучает способы надзора за антигосударственными элементами и возможность их использования в России.
23 августа 1884 назначен на пост директора департамента полиции, который занимал до 1893.
В 1893 году участник сексуального скандала: «В подчинении Департамента находился „чёрный кабинет“, перлюстрировавший переписку граждан. „Кабинет“ перехватил откровенные письма некой питерской дамы любовнику — бразильскому послу в России. Доложили шефу. Увы — дама одновременно была любовницей и самого Дурново. В приступе ревности он наделал глупостей. Мало что заявился к изменщице, отхлестал по щекам и швырнул ей письма в лицо. Мало что выскочил из квартиры, забыв письма забрать. Он еще и обыск провел у бразильца в поисках других посланий. О чем тот не преминул сообщить императору Александру ІІІ: что ж это у вас за нравы в стране — шеф полиции читает чужие письма, избивает любовницу, обшаривает квартиры иностранных дипломатов…». После скандала вынужден был выйти в отставку.
3 февраля 1893 Дурново назначен сенатором. В 1900—1905 занимал пост товарища министра внутренних дел при Д. С. Сипягине, В. К. Плеве, П. Д. Святополк-Мирском и А. Г. Булыгине, председательствовал в Попечительстве о домах трудолюбия и работных домах, состоял членом Главного попечительства детских приютов, с 1903 был главноуправляющим почт и телеграфа.
После отставки 22 октября 1905 года А. Г. Булыгина стал министром внутренних дел в кабинете С. Ю. Витте. 30 октября 1905 назначен членом Государственного совета, а 1 января 1906 года произведен в действительные тайные советники.
В октябре 1905 — апреле 1906 года Дурново жил в Петербурге по адресу набережная реки Фонтанки, 16 (здание департамента полиции).
В борьбе против революции 1905—1907 годов применял жестокие меры, поддерживал деятельность черносотенных организаций из-за чего в 1906 году эсерами было решено убить Дурново, но этот план им осуществить не удалось. Так в Швейцарии эсерка Леонтьева в упор застрелила пожилого французского торговца, который, на свою беду, был очень похож на отставного министра.
Длительный конфликт Дурново с премьером (которого он обвинял в потворстве революционной деятельности) стал одной из причин отставки и Витте 22 апреля 1906 года, а вслед за ним и всего кабинета, включая и самого министра внутренних дел, уступившего свой пост П. А. Столыпину. При отставке Дурново получил звание статс-секретаря е.и.в., а 25 апреля 1906 года был назначен к присутствию в реформированном Государственном совете. В верхней палате в 1906—1915 годах был лидером группы правых.
В 1911 году действия Дурново и В. Ф. Трепова, направленные на отклонение Государственным Советом правительственного законопроекта о земствах в западных губерниях, вызвали острый политический кризис. Результаты состояли во временном роспуске Думы и Госсовета 12-15 марта 1911 года и принятии закона по ст. 87 Основных государственных законов. Дурново получил приказание императора объявить себя больным и воздержаться от участия в заседаниях Совета до 1912 года. (Подробно см. Закон о земстве в западных губерниях).
Придерживался германской ориентации и незадолго до Первой мировой войны предостерегал Николая II от выступления против Германии, полагая, что эта война будет гибельной для монархии. Это отражено в знаменитой «Записке Дурново» от февраля 1914.
Скончался 11 сентября 1915 года в Петрограде.
Похоронен в селе Трескино Сердобского уезда Саратовской губернии, ныне — Колышлейского района Пензенской области.
А. В. Герасимов: