Выходец из знаменитого рода заводчиков и землевладельцев, дворян (с 1726).
Воспитание и образование получил в Париже, в лицее Наполеона.
В период Отечественной войны 1812 г. вступил на военную службу юнкером в егерский полк Московского ополчения.
За отличие в сражении при Бородино произведен в прапорщики и переведен в Перновский гренадерский полк.
В 1814 г. назначен в Свиту Его Императорского Величества.
Покровительствовал развитию научных знаний в России.
С 1830 г. ежегодно в день рождения императора Александра I вносил в Академию наук по 20 000 рублей "на награды за лучшие по разным частям сочинения, дабы содействовать к преуспеянию наук, словесности и промышленности в своем отечестве" и по 5 000 — "на издание увенчанных Академией рукописных творений".
«Демидовские награды» присуждались Петербургской Академией наук до 1865 г. (по завещанию, пожертвования продолжались еще в течение 25 лет после смерти П.Н. Демидова), считались самой почётной неправительственной наградой России.
«Демидовскую награду» получили:
• врач Н. И. Пирогов,
• историки Б. Н. Чичерин и Н. И. Костомаров,
• химик Д. И. Менделеев,
• металлург П. П. Аносов,
• филолог А. Х. Востоков,
• физиолог И. М. Сеченов,
• математик П. Л. Чебышев,
• электротехник Б. С. Якоби
и др.
Вместе с братом Анатолием открыл в Петербурге детскую больницу, на содержание которой внёс особый капитал и, кроме того, сделал крупные пожертвования:
• Комитету инвалидов,
• Приюту для бедных,
• Обществуо садоводства
и др.
С 1831 г. по 1834 г. — курский губернатор.
В 1831 г. поставил мраморный памятник поэту И. Ф. Богдановичу.
П.Н. Демидов на личные средства:
• во время эпидемии холеры построил четыре больницы;
• восстановил и благоустроил Английский (позднее Лазаретный) сад ;
• ул. Московская (первая в Курске) обустроена твердым покрытием - брусчаткой.
Скончался в Майнце (Гемания).
В 1993 г. в Екатеринбурге по инициативе Уральского отделения Российской академии наук была возобновлена традиция «Демидовских наград» .
Ист: Исторический и географический путеводитель по Курской губернии от Орловской границы до Харьковской на 241 1/2 верст. Составлен В.Н. Левашевым в 1837 г.