Родился в 1914 году на ст. Ново-Сергиевка Оренбургской области. Русский, из рабочих.

После окончания средней школы Пётр Васильевич поступил в Омский сельскохозяйственный институт, который успешно оканчил в 1937 году. После института он работал директором племсовхоза, опытной станции племенного животноводства. В 1939 – 1941 годах – аспирант Московской сельскохозяйственной академии.

С первых дней Великой Отечественной войны П.В. Полетаев в Красной Армии. Сначала начальник эвакогруппы, затем и.о. командира, помощник начальника штаба 210 ОАТБ. В 1943 – 1946 годах – инспектор отдела отечественных автомашин Главного автоуправления Красной Армии. Участие в Великой Отечественной войне отмечено медалями «За оборону Москвы» и «За победу над Германией».

Демобилизовавшись из Советской Армии, П.В. Полетаев в 1947 году окончил аспирантуру, защитил кандидатскую диссертацию и работал заведующим кафедрой Алтайского сельскохозяйственного института, в 1949 году – утверждаён доцентом. С 1959 года П.В. Полетаев работал заведующим кафедрой Вологодского молочного института, защитил в 1967 году докторскую диссертацию, и в 1968 году ему было присвоено звание профессора.

В Гомельском государственном университете Пётр Васильевич работал заведующим кафедрой физиологии в 1969 – 1971 годах.