Родился в родовом поместье в Тверской губернии в семье отставного подполковника, председателя Новоторжского окружного управления государственных имуществ.
  Послужной список
  - 1854 — закончил Морской кадетский корпус, зачислен мичманом в 15-й флотский экипаж с оставлением в офицерском классе корпуса, закончил образование после войны.
  - Назначен на корвет «Наварин», с которым вышел в заграничное плавание, однако корабль из-за аварии вернулся в Кронштадт.
  - 1854—1859 — служба на Балтике: 
 - 1854 — офицер корабля «Вилагош», оборонявшего Кронштадт.
  - 1855 — офицер пароходофрегата «Камчатка» и флаг-офицер при вице-адмирале И. И. фон Шанце.
  - 1856 — офицер корабля «Не тронь меня». Участвовал в боевых действиях против вражеской эскадры в Финском заливе.
  - 1857—1859 исполнял должность флаг-офицера при командующем Балтийской эскадрой, плавая на пароходофрегатах «Камчатка» и «Отважный», броненосном корабле «Гангут», канонерских лодках «Стерлядь» и «Чайка».
  
   - 1860—1865 — офицер, затем старший офицер фрегата «Ослябя». Служил в Средиземном море и ходил к берегам Тихого океана.
  - 1865—1967 — старший офицер броненосного фрегата «Генерал-адмирал».
  - 1869 — командир клипера «Алмаз».
  - 1869—1872 — командир канонерской лодки «Смерч».
  - 1872—1879 — командир корвета «Аскольд», совершил кругосветное плавание.
  - 1879—1880 — командир броненосной батареи «Не тронь меня».
  - 1880—1881 — командир броненосного фрегата «Князь Пожарский». Участвовал в походе на Тихий океан, где занимался научными исследованиями.
  - 1881—1884 — командир броненосного фрегата «Владимир Мономах». Участвовал в походах по Балтийскому и Средиземному морям.
  - 1885 — участвовал в работе комиссий по пересмотру Морского устава и морских сигналов.
  - Январь 1886 — помощник начальника Главного морского штаба.
  - 1886 — контр-адмирал.
  - 1887 — командующий Шхерным отрядом Практической эскадры Балтийского моря.
  - 1890 — участвовал в работе комиссии по преобразованию управления морским ведомством.
  - 1889 — младший флагман Практической эскадры.
  - 1891—1892 — начальник эскадры Тихого океана.
  - 30 августа 1892 — вице-адмирал.
  - 1893 — начальник Главного управления кораблестроения и снабжений и председатель Комитета Добровольного флота.
  - 1896 — председатель Морского технического комитета, почетный членом конференции Николаевской Морской академии.
  - 13 июля 1896 — Управляющий Морским министерством, член Государственного Совета.
  - 6 декабря 1896 — полный адмирал.
  
 Скоропостижно скончался 4 марта 1903 года. Похоронен в Александро-Невской Лавре.
  Награды
  - Орден св. Станислава 1-й степени.
  - Орден св. Анны 1-й степени.
  - Орден св. Владимира 2-й степени
  - Орден Белого Орла
  - Орден св. Александра Невского
  - Иностранные ордена.
  
  Памятные названия
 В честь П. П. Тыртова названы..
  - Мыс Тыртова (ныне Пэгандан) в Японском море. Обследован в 1893 году экипажем корвета «Витязь».
  - Бухта Тыртова на Новой Земле
  - Остров Тыртова в Карском море, архипелаг Норденшельда. Открыт и нанесен на карту полярной экспедицией 1900—1903 гг.
  
  Семья
  - Младший брат: Сергей Петрович (1839—1903) — контр-адмирал, командующий Черноморским флотом.
  
  - Жена: Мария Львовна (1848—1894).
  
  - Дочь Мария Павловна (род. 1869).