До войны работал на железной дороге.

Зимой 1942г. был легко ранен на Волховском фронте.

03 апреля 1942г. санитар санчасти сформированного 95 моторизованного стрелково-пулеметного батальона- направлен с батальоном из 81 запасного стрелкового полка 30 запасной стрелковой бригады в Московский автобронетанковый центр (Серпухов), где с февраля 1942г. формировалась 95 танковая бригада. 

С мая 1942г. бригада в составе 9 танкового корпуса. Находилась в Крыцынских лесах (Калужская обл.).

12 июля 1942г. с 19-00 до 21-00 батальон вместе с 142 танковым батальоном бригады произвел погрузку в эшелон на станции Воротынск и выбыл в район г.Белев.

С 12 июля 1942г. батальон в составе бригады совершил несколько маршей по территории Сухиничского района. 

К 15 августа на марше в район станции Сухиничи.

13 июля 1942г. в 08-00 эшелон отправился со станции Сухиничи. В 08-20 8 бомбардировщиков противника сбросили на эшелон около 80 авиабомб.

19 августа бригада вступила в бой с противником в районе  д.Алешинка (Сухиничский р-н). Отбросив противника, перешла к обороне, организовала засады.

20 августа противник 9 раз бомбил позиции мотострелково-пулеметного батальона. Благодаря хорошей маскировке и окапыванию, потерял одного человека убитым и 12 ранеными.

21 августа с 12-00 батальон вел бой с полком немецкой 19 танковой дивизии. Атака батальона не была поддержана огнем артиллерии 326 стрелковой дивизии, о чем была договоренность. К исходу дня, понеся  потери: убито 37 человек, ранено- 54, пропали без вести- 28, батальон занял опушку леса южнее Алешинка и закрепился на новых позициях.

28 августа батальон форсировал р.Жиздра и занял исходные позиции у д.Поляна. В районе д.Кутьково батальон попал под ураганный огонь противника.

29 августа батальон продолжил бои за д.Кутьково. 

С 07 сентября 1942г. по 14 февраля 1943г. бригада находилась в районе Сухиничи и занималась боевой подготовкой.

С 15 февраля 1943г. бригада совершала марши к новым местам сосредоточения.

К 12 марта батальон прибыл на станцию Пробуждение на погрузку в эшелон.

22 марта эшелон прибыл на станцию Касторное (Курская обл.). Батальон сосредоточился в районе с.Быково. И до июля 1943г. занимался боевой подготовкой.

С 05 по 14 июля батальон в составе бригады несколькими маршами вышел в район Новая Слободка.

С 14 июля 1943г. бригада участвовала в Курской битве.

15 июля с 13-00 бригада перешла в наступление. У высоты 249,9 встретила упорное сопротивление противника. После нескольких безрезультатных атак, в 22-00 бригада отошла в район д.Федоровка.

16 июля бригада находилась в лесу у д.Новослободка, приводила в порядок материальную часть и вооружение.

Утром 17 июля перешла в наступление из района высоты 249,9 в направлении станции Малоархангельск. Была занята д.Бузулук и выбит противник со станции Малоархангельск. В течение 4-х часов подразделения занимали оборону и отражали контратаки противника.

Санинструктор Васильев в период боев вынес с поля боя 31 раненого бойца и командира с их личным оружием.

До 01 августа бригада занимались боевой подготовкой. 01 августа вступили в бой в районе Гостомль. 02 августа бригада вела бои за деревни Караваево и Подвилье. 03 августа бригада наступала на Бельдяжки- Кромы. 04 августа бригада переправилась через р.Крома, удерживала переправы в районе Глинки и Лешня. К 03-00 05 августа бригада овладела Глинки и южной окраиной Лешня.

В период боев с 01 по 05 августа Петр Филимонович вынес с поля боя 33 раненых бойцов и командиров с их личным оружием.

Приказом от 14 августа 1943г. был награжден медалью «За боевые заслуги».

Бригада участвовала в освобождении Орловской, Брянской, Сумской и Черниговской областей.

Во второй половине октября 1943г. бригада переправилась через Днепр и вела бои по расширению плацдарма в Лоевском районе Гомельской области.

В 1944г. Петр Филимонович переведен в состав 142 танкового батальона бригады.

С конца июня 1944г. участвовала в разгроме Жлобинской группировки противника, вела наступление на Минск, Барановичи.

В боях с 25 по 29 июня Петр Филимонович оказал первую помощь 30 раненым. В боях под Барановичи- 6 раненым.

08 июля 1944г. был тяжело ранен.

Представлен к ордену Отечественной войны II степени. Приказом от 27 августа 1944г. награжден орденом Красной Звезды.

Находился на излечении в эвакогоспитале ЭГ 2751.

17 октября 1944г. выписан из госпиталя и направлен на Тульский военно-пересыльный пункт.

К январю 1945г. санинструктор 275 гвардейского стрелкового полка 91 гвардейской стрелковой дивизии.

Гвардии старший сержант Васильев погиб 23 января 1945г. Был похоронен в братской могиле у местечка Норгене, Кенигсбергский округ Восточной Пруссии. Перезахоронен в братской могиле в пос.Храброво, Калининградская обл.