Родился в Санкт-Петербурге 14 октября 1887 года по новому стилю, в семье потомственного военного и литератора. С 1900 по 1905 год учился в Псковском кадетском корпусе, откуда был исключён за хранение нелегальной литературы. Учился с 1906 по 1909 год в Киевском художественном училище у И. Ф. Селезнёва, соученика и друга М. А. Врубеля. С 1909 по 1915 год учился у Н. С. Самокиша в петербургской Академии художеств. Участвовал в Первой мировой и Гражданской войнах. В 1910-е—1920-е годы был близок с В. Е. Татлиным, Л. А. Бруни, Н. Н. Пуниным, футуристами. Из этого периода известны его портреты поэтов О. Мандельштама и Вяч. Иванова, музыканта А. Лурье, посмертный портрет Врубеля и др. В начале 1920-х сблизился с поэтом В. Хлебниковым, который ушёл из жизни в семье художника в деревне Санталово (Новгородская губерния). Санталовский цикл произведений П. Митурича 1922—23 годов (портреты поэта, пейзажи, графические образы, навеянные поэтическим творчеством Хлебникова) представляют собой золотой фонд отечественной графики. С 1923 по 1930 год преподавал во ВХУТЕМАСе (Высших художественно-технических мастерских), где сложился круг его учеников-единомышленников (П. Захаров, Е. Тейс и др.). Помимо художественного наследия, оставил значительное количество теоретических работ и дневники (изданы лишь частично).
Умер Пётр Митурич в Москве 27 октября 1956 года. Похоронен на Новодевичьем кладбище.