Родился 6 апреля 1731 года в семье поручика князя Алексея Ивановича Голицына (1707—1739) и княжны Дарьи Васильевны Гагариной (1708—1774). Обучался в Германии.
В 1741 году записан солдатом в лейб-гвардии Измайловский полк. Проходя постепенно чины в 1762 году произведен в штабс-капитаны.
22 сентября 1762 года за содействие при возведении Екатерины II на престол пожалован в действительные камергеры и получил 24000 рублей (по другим данным — награжден деревнями во внутренних губерниях).
В 1765 году переименован в генерал-майоры и пожалован секунд-майором Измайловского полка, который принял под своё начало.
26 января 1767 года награждён орденом Св. Анны.
Принимал участие в русско-турецкой войне (1768—1774 гг.):
10 июля 1771 года произведен в генерал-поручики.
В 1776 году назначен управляющим Егермейстерской конторой.
22 сентября 1777 года назначен сенатором.
28 июля 1778 года пожалован в егермейстеры.
28 июня 1782 года пожалован в обер-егермейстеры.
24 ноября 1782 года награжден орденом Св. Александра Невского.
2 сентября 1793 года награждён орденом Св. Андрея Первозванного.
При вступлении на престол Павел I пожаловал ему 23000 рублей на уплату долгов и 2000 душ крестьян в Касимовском уезде Рязанской губернии.
16 февраля 1800 года ушел в отставку.
Умер 4 мая 1810 года.
Брат: Голицын, Дмитрий Алексеевич (1734—1803) — полковник, действительный тайный советник, камергер, посол, химик, минералог, вулканолог.
Был женат дважды:
От первого брака имел сына: Алексея Петровича Голицына (1754 г.р.) — действительного статского советника, ярославского вице-губернатора.
Русский биографический словарь. В 25 т. / под наблюдением А. А. Половцова.