Пётр Фёдорович Полянский родился в 1862 году в семье священника села Сторожевое Воронежской епархии. В 1885 году он первым разрядом окончил Воронежскую духовную семинарию, а в 1892-м — Московскую духовную академию, где его оставили помощником инспектора. Дальше была служба в Жировицком духовном училище и перевод в Петербург, в Синодальный учебный комитет. Как ревизор духовных школ он объездил едва ли не всю Россию; при этом находил время для науки и в 1897 году защитил магистерскую диссертацию о Первом послании апостола Павла к Тимофею. Современники отмечали его бессребреничество и строгость.

Он участвовал в Поместном Соборе 1917–1918 годов, а после революции до 1920 года управлял московской фабрикой «Богатырь». В 1920 году Патриарх Тихон предложил ему принять постриг, священство и стать помощником в церковном управлении. Отказаться, сказал он брату, значило бы предать Церковь, а согласиться — подписать себе смертный приговор.

Сразу после хиротонии во епископа Подольского его выслали в Великий Устюг. Вернувшись, он стал ближайшим помощником Патриарха: в 1923 году архиепископ, в 1924-м — митрополит Крутицкий. В начале 1925 года Патриарх Тихон назвал его третьим кандидатом в Местоблюстители, после митрополитов Кирилла Казанского и Агафангела Ярославского. Оба были в ссылке, и после кончины Патриарха обязанности Местоблюстителя легли на митрополита Петра; Архиерейский Собор 1925 года это утвердил. Управлял он так же, как Патриарх: твёрдо стоял за Православие и не шёл на соглашения с обновленческим расколом.

В ноябре 1925 года его арестовали. Дальше — Суздальский политизолятор, Лубянка, предложения отказаться от первосвятительского служения в обмен на свободу и неизменный отказ. В 1926 году ссылка в Тобольский край, село Абалацкое на Иртыше, потом Крайний Север — зимовье Хэ, в двухстах километрах от Обдорска, куда пароход приходил раз в год. Там начались тяжёлые приступы астмы. В 1930 году его снова арестовали и посадили в одиночную камеру Екатеринбургской тюрьмы, затем перевели в Верхнеуральский политизолятор, где вместо имени он получил номер 114. Предложение стать осведомителем он отверг, сказав, что подобные занятия несовместимы с его званием.

Из заключения святитель писал митрополиту Сергию (Страгородскому), которого сам оставил своим заместителем, что тот вышел за границы данных ему полномочий, и просил исправить положение; если же нет сил защищать Церковь — уступить место более сильному. За годы одиночного заключения, по свидетельству современников, он никому не выказал неприязни.

Здоровье было подорвано: цинга, а в 1931 году частичный паралич. Дня освобождения — 23 июля 1936 года — он дождался в Верхнеуральской тюрьме, но вместо свободы получил ещё три года; ему было семьдесят четыре. Тогда же власти объявили его умершим. 10 октября 1937 года (27 сентября по старому стилю) митрополит Пётр был расстрелян в Магнитогорской тюрьме. К лику святых его причислили в 1997 году. Память совершается 10 октября, в день кончины; поминают его и в Соборе новомучеников и исповедников Церкви Русской.