Петр Полянский родился 10 июля 1862 года в селе Сторожевое, Воронежская область. Рос в семье приходского священника. Учился в Костромском духовном училище. В 1885 году, после окончания Воронежской духовной семинарии по первому разряду, определен на должность псаломщика при храме села Девицы в Коротоякском уезде. В 1887 году стал вольнослушателем, а после сдачи экзаменов - студентом Московской духовной академии. В студенческие годы отличался благодушием, покладистостью, доброжелательностью.
В 1892 году Полянский окончил академию со степенью кандидата богословия, полученной за работу «О пастырских посланиях». В этом же году стал помощником инспектора Московской духовной академии, а также безвозмездно преподавал Закон Божий в частном женском училище Сергиева Посада и являлся секретарем Общества спасения на водах.
В 1895 году Петр Полянский являлся церковным старостой Богоявленинского храма в родном селе Сторожевом. За особое усердие в благоукрашении храма удостоен архипастырской признательности. В 1896 году в течение недолгого времени преподавал греческий язык в Звенигородском духовном училище. Затем назначен смотрителем Жировицкого духовного училища. В 1897 году удостоен звания магистра богословия за диссертацию: «Первое послание св. Апостола Павла к Тимофею. Опыт историко-экзегетического исследования».
Петр Федорович исполнял обязанности члена-соревнователя попечительства о народной трезвости, почетного мирового судьи Слонимского округа. Награжден орденом святого Станислава III степени 6 мая 1896 года, а 14 мая за особые труды, усердие и ревность о деле благоустройства местных церковно-приходских школ и школ грамоты Святейшим синодом удостоен награждения Библией.
В декабре 1901 года Полянский назначен членом училищного совета. За свое усердие и труды по церковно-школьному делу в 1902 году получил архипастырское благословение «с выдачей похвального листа и со внесением в формулярный о службе список». В 1906 году переведен служить в Санкт-Петербург на должность младшего помощника правителя дел Учебного комитета при Святейшем синоде. Впоследствии стал членом Учебного комитета, исполняя главным образом обязанности ревизора духовных учебных заведений.
За время служения в Учебном комитете Петр Федорович Полянский обследовал состояние духовных семинарий, епархиальных женских училищ в Курской, Новгородской, Вологодской, Костромской, Минской и в ряде других епархий, побывал в Сибири, на Урале, в Закавказье. После каждой такой поездки составлял подробный отчет, в котором предлагались уместные меры по улучшению состояния обследованной школы.
В 1916 году Полянский удостоен чина действительного статского советника, дававшего потомственное дворянство и соответствовавшего званиям генерал-майора в армии, контр-адмирала во флоте и придворному чину камергера. В том же году за выдающиеся успехи на поприще церковного административно-педагогического служения награжден орденом Святого Владимира. В 1918 году, после закрытия Учебного комитета, переехал в Москву, где принял участие в работе Поместного собора, состоя в его секретариате.
Оставшись без работы, Петр Полянский устроился главным бухгалтером в кооперативной артели «Богатырь». Жил в Москве, в доме своего брата, протоиерея Василия Полянского, клирика церкви Николы-на-Столпах. С 1919 года являлся заведующим приютом.
В начале 1920 года Полянский принял постриг в монашество с именем Петр. В течение года рукоположен в сан иеродиакона, иеромонаха и архимандрита, а также стал настоятелем московского Златоустовского монастыря. В октябре в Сергиевском храме Троицкого подворья в Москве хиротонисан во епископа Подольского, викария Московской епархии.
Епископ Петр 22 февраля 1921 года арестован и заключен в Таганскую тюрьму. В апреле того же года приговорен к дум месяцам лишения свободы с зачетом предварительного заключения. В августе арестован второй раз. Сослан в город Великий Устюг. Там вначале жил у знакомого священника, затем в сторожке при городском соборе. В ссылке имел возможность совершать Божественную литургию в сослужении великоустюжского духовенства. В ссылке застал компанию по изъятию церковных ценностей, арест Патриарха, захват церковной власти обновленцами.
В августе 1923 года епископ Петр вернулся в Москву и стал ближайшим советником и помощником патриарха Тихона. Назначен 14 октября членом Временного патриаршего Священного синода с возведением в сан архиепископа. В ноябре занял пост управляющего Богоявленским монастырем города Москвы. В январе назначен архиепископом Крутицким, управляющим Московской епархией. В марте отмечен возведением в митрополичье достоинство.
После смерти патриарха Тихона 7 апреля 1925 года митрополит Петр взял на себя местоблюстительские обязанности. В день погребения патриарха состоялось совещание собравшихся архипастырей, на котором принято решение обязанности патриаршего местоблюстителя возложить на митрополита Крутицкого Петра.
Митрополит в качестве местоблюстителя помогал многим заключенным и сосланным. Получая после службы пожертвованные деньги, обычно сразу отдавал их для пересылки в тюрьмы, лагеря и места ссылки. Дал благословение приходским причтам жертвовать в пользу заключенных священнослужителей. Часто совершал Божественную литургию в московских приходских и монастырских церквах, в том числе в Свято-Даниловом монастыре.
Петр решительно выступил против любых договоренностей с обновленцами. Представители обновленчества обвиняли митрополита в сношениях с церковной и политической эмиграцией, в контрреволюционных настроениях и антиправительственной деятельности. Также отказался пойти на условия карательных органов, на которых те обещали нормализовать юридическое положение Церкви. По постановлению Комиссии по проведению Декрета об отделении Церкви от государства 9 декабря митрополит Петр арестован. Во время следствия содержался во внутренней тюрьме на Лубянке, а также в Суздальском политизоляторе. В ноябре 1926 года приговорен к трем годам ссылки. В декабре этапирован через пересыльные тюрьмы в Тобольск, в феврале 1927 года доставлен в село Абалак, где содержался в Абалакском монастыре.
В начале апреля митрополит Петр вновь арестован и доставлен в Тобольскую тюрьму. Летом по постановлению ВЦИК выслан за Полярный круг в поселок Хэ. Позднее 11 мая 1928 года постановлением Особого совещания ОГПУ срок ссылки продлен на два года. Вновь арестован 17 августа 1930 года. Содержался в тюрьмах Тобольска и Екатеринбурга. Отказался от снятия с себя звания Патриаршего местоблюстителя, несмотря на угрозы продлить тюремное заключение.
В ноябре против митрополита возбуждено уголовное дело по обвинению в том, что, находясь в ссылке, «вел среди окружающего населения пораженческую агитацию, говоря о близкой войне и падении сов. власти и необходимости борьбы с последней, а также пытался использовать Церковь для постановки борьбы с сов. властью». Виновным себя не признал. Находился в одиночном заключении без права передач и свиданий. В 1931 году отклонил предложение чекиста Евгения Тучкова дать подписку о сотрудничестве с органами в качестве осведомителя.
После беседы с Тучковым митрополит Петр оказался частично парализован, болен также цингой и астмой. Особым совещанием ОГПУ 23 июля 1931 года приговорен к пяти годам заключения в лагере, однако оставлен в тюрьме во внутреннем изоляторе. В июле 1933 года ему запрещены прогулки в общем дворе, заменены на прогулки в маленьком сыром дворике. Несмотря на это, продолжал отказываться от сложения своих полномочий.
Позднее митрополит Петр переведен в Верхнеуральский политизолятор. В июле 1936 года его заключение в очередной раз продлено на три года. В конце 1936 года в Патриархию поступили ложные сведения о смерти Патриаршего местоблюстителя, якобы последовавшей 29 сентября, вследствие чего 27 декабря митрополит Сергий принял на себя титул Патриаршего местоблюстителя. По митрополиту отслужена панихида.
В августе 1937 года Патриаршего местоблюстителя застиг «Большой террор», начальство Верхнеуральского политизолятора приступило к ускоренной фабрикации расстрельных дел. Тройкой НКВД по Челябинской области 2 октября приговорен к расстрелу.
Митрополит Петр 10 октября 1937 года расстрелян. Место погребения остается неизвестным.
На Архиерейском соборе, состоявшемся в феврале 1997 года, вынесено определение о причислении Местоблюстителя патриаршего престола митрополита Петра к лику святых.
Церковь во имя священномученика Петра, митрополита Крутицкого (Архиерейское подворье) на Московском тракте в Екатеринбурге освящена в 1999 году.
В 2003 году в городе Магнитогорске Челябинской области на аллее к Свято-Вознесенскому собору в память митрополита Петра был воздвигнут крест. В 2013 году именем священномученика Петра, митрополита Крутицкого был назван епархиальный духовно-просветительский центр при соборе.
На родине митрополита Петра в селе Сторожевом-1 в 2012 году закончено строительство храма в честь священномученика Петра (Полянского)
Митрополит Петр избран небесным покровителем созданной 26 июля 2012 года Магнитогорской епархии.
Портрет митрополита Петра находится в галерее выпускников Костромской духовной семинарии, а его образ запечатлен на иконе «Собор святых покровителей Костромской духовной семинарии»