Петр Иванович Романов родился 6 июня 1918 года в селе Серебряные Пруды Венёвского уезда Тульской губернии (ныне Московской области) в семье крестьянина. Член КПСС с 1942 года. Окончил 7 классов и школу ФЗУ при 1-м Московском Государственном подшипниковом заводе. Работал слесарем 1-­го Московского Государственного подшипникового завода. Окончил Тушинский аэроклуб Осоавиахима. В Красной Армии с 1940 года. Окончил Кировобадскую военную авиационную школу пилотов имени В.С. Хользунова в 1941 году.

На фронтах Великой Отечественной войны с октября 1941 года. Командир звена 108-го авиационного полка (36-я авиационная дивизия, 8-й авиационный корпус). Принимал участие в боях на Северо­-Западном фронте в составе 42-­го бомбардировочного авиационного полка, совершил 17 боевых вылетов. В марте 1942 года полк передан в состав Авиации дальнего действия, лётчик Петр Романов продолжил воевать в его составе. Участвовал в обороне Москвы. В августе-­сентябре 1942 года содействовал советским войскам при обороне Сталинграда, совершив 17 боевых вылетов по скоплениям врага в его прифронтовой полосе. Осенью 1942 года совершил 7 боевых вылетов на подавление немецкой дальнобойной артиллерии, обстреливавшей Ленинград, летал на бомбардировку железнодорожных и аэродромных узлов врага в Смоленске, Дно, Брянске, Минске, Полтаве, Орше, Гомеле, Орле, Витебске, Вязьме, Курске, Воронеже. В мае 1943 года бомбил промышленные объекты врага в Варшаве. К концу февраля 1944 года совершил 209 боевых вылетов на бомбардировку военно­-промышленных объектов в тылу противника, железнодорожных узлов, эшелонов и складов. На противника было сброшено 206,5 тонн авиабомб. Сожжено на земле 10 самолетов, уничтожено 27 складов, 5 железнодорожных эшелонов, 11 станционных и аэродромных зданий, подавлен огонь 9 зенитных точек, вызвано 27 крупных и средних взрывов, 63 очага пожара, 47 прямых попаданий в аэродромные объекты врага. Экипаж успешно провёл 6 воздушных боёв с вражескими истребителями.

Заместитель командира эскадрильи капитан Романов погиб в боевом вылете под Берлином в ночь на 18 апреля 1945 года, доведя подбитый зенитным огнем бомбардировщик до цели и точно накрыв ее за секунды до того, как горящий самолет взорвался в воздухе. Похоронен в городе Мюнхеберг (Германия).

Звание Героя Советского Союза Романову Петру Ивановичу присвоено 19 августа 1944 года. Награжден орденами Ленина, Красного Знамени, Отечественной войны 1-­й степени, Красной Звезды, медалями. Именем Героя названы улицы в Москве и в поселке Серебряные Пруды; на заводе, где он работал, установлена мемориальная доска.