Родился в 1883 году в Санкт-Петербурге в купеческой семье Авдея Марковича (Мордуховича) Оцупа и Елизаветы Алексеевны (Рахиль Соломоновны) Зандлер. Начал заниматься фотографией в фотоателье, где был учеником в 1890-х годах.
Был фоторепортёром на русско-японской войне. C 1900 года работал фотографом в журнале «Огонёк».
Создал фотопортреты деятелей культуры дореволюционной России Льва Николаевича Толстого, Сергея Васильевича Рахманинова, Фёдора Ивановича Шаляпина и других; фотопортреты революционных деятелей и руководителей СССР, среди которых 35 фотопортретов Владимира Ильича Ленина, выполненных в 1918—1922 годах, а также фотопортреты Семёна Будённого, Михаила Фрунзе, Климента Ворошилова, Клары Цеткин, Михаила Калинина, Иосифа Сталина, Никиты Хрущёва, Якова Свердлова, Сергея Кирова, Вячеслава Молотова, Валериана Куйбышева. По снимкам Оцупа был сделан барельеф на ордене Ленина и изображения Ленина на советских рублях.
Единственный фоторепортёр, который фотографировал Второй съезд Советов.
В 1918—1921 годах во время гражданской войны в России фотографировал на фронтах.
С 1918 по 1935 годы был кремлёвским фотографом. С 1919 по 1925 год Пётр Адольфович работает в фотографии ВЦИК. C 1925 по 1935 год Пётр Оцуп руководит фотостудией ВЦСПС.
В 1962 году Петр Адольфовича Оцупа наградили орденом Ленина.
Умер в 1963 году в Москве.