Российский филолог и педагог, профессор Московского университета. Родился в Туле, в дворянской семье; потомок выдающегося писателя-мемуариста А. Т. Болотова. Окончил курс на словесном отделении философского факультета Московского университета. Слушал в Германии лекции немецких ученых, в том числе выдающегося философа Ф. Шеллинга. В 1847 г. занял кафедру римской словесности и древностей Московского университета и получил степень магистра за работу "О поклонении Зевсу в Древней Греции" (1850). С 1856 г. работал в журнале "Русский вестник". С 1865 г. стал соиздателем газеты "Московские ведомости", где написал огромное количество передовых статей, преимущественно по вопросу о реформе системы образования. В 1868 г. стал одним из основателей Московского Императорского лицея в память Цесаревича Николая; занимал в нем пост директора, а также преподавал древние языки и историю. Активно участвовал в гимназической реформе 1871 г., проведенной министром народного просвещения Д. А. Толстым.
П. М. Леонтьев внес значительный вклад в археологическое изучение Северного Причерноморья. Известность получил преподаваемый им курс истории греческого ваяния, некоторые части которого составили предмет отдельных статей; многие из них вошли в книгу "Пропилеи: Сборник статей по классической древности" (1855--1857; в 5 т.). Он также был первым в Московском университете лектором, читавшим курс сравнительной грамматики классических языков. Помимо большого числа статей и диссертации он выпустил книги: "О Рутгардовой методе преподавания древних языков" (1841), "О судьбе земледельческих классов в Древнем Риме" (1861), "Библиотека греческих и латинских писателей с примечаниями и словарем для средних учебных заведений" (1867; т. 1).