Pietro nacque a Kiel, nel ducato di Holstein-Gottorp, figlio del duca Carlo Federico di Holstein-Gottorp (1700 – 1739), nipote di Carlo XII di Svezia, e della Gran Principessa Anna Petrovna Romanova di Russia (1708 – 1728), figlia dello Zar Pietro il Grande di Russia e della sua seconda moglie, Caterina I di Russia.