Пётр Белоусов родился 29 мая (16 по старому стилю) 1912 года в обеспеченной бердянской семье. Его мама – Матрёна Гавриловна Белоусова, в девичестве Каракаш, была художественно одарённой женщиной. Она вышивала художественные картины, сюжеты которых, как правило, создавала сама. Она вела собственные курсы по освоению искусства вышивания. До 5-го класса Пётр учился в школе № 2, где его учителем рисования был Яков Соломонович Хаст. Внезапная смерть отца вынудила Петра оставить занятия в школе и поступить в ученики к парикмахеру. В свободные минуты Пётр делал быстрые зарисовки с клиентов парикмахерской. Его работы тут же приобретались. Летом 1929 года в Бердянск приехал Исаак Бродский. Ему показали рисунки Петра. Бродский взял Петра с собой в Ленинград для дальнейшей учёбы. Приобщившись к художественной среде Ленинграда, встречаясь с известными деятелями искусства, наблюдая за работой учителя и пользуясь его советами, Пётр получил бесценный художественный опыт.
В 1932 году Пётр был принят на четвёртый курс рабфака при Институте пролетарского изобразительного искусства, а вскоре стал студентом живописного факультета Ленинградского института живописи, скульптуры и архитектуры (ЛИЖСА). Его педагогами на первых курсах выступили Михаил Давидович Бернштейн, Павел Семёнович Наумов (Заступец) (1884–1942), Александр Михайлович Любимов (1879–1956) и Владимир Александрович Серов (1910–1968). Сокурсниками Петра были Юрий Непринцев, Александр Лактионов, Алексей Грицай, Анатолий Яр-Кравченко, Николай Тимков, Борис Щербаков. С 1935 по 1936 год Пётр с другими студентами выезжал на летние практики Бродского в Бердянск и Бердянский район. В 1937 году летняя практика студентов проходила в Днепропетровске, Запорожье, на металлургическом заводе в Днепродзержинске. В 1939 году Пётр окончил институт. Его дипломной работой стала картина «Свидание Ленина со Сталиным», которая получила высший балл.
В 1939 году Пётр вступил в Ленинградское отделение союза художников и начал преподавать в ЛИЖСА. Параллельно с преподавательской деятельностью он продолжал заниматься творчеством. В эти годы он заявил о себе и как талантливый график, в совершенстве овладевший техникой офорта. Это прежде всего серия офортов о природе Бердянска и его окрестностей.
Великую Отечественную войну Пётр встретил в Ленинграде. В призыве в Красную армию и отправке на фронт ему было отказано. Он участвовал в создании оборонительных рубежей на подступах к городу. В самые трудные дни блокады Пётр работал в молодежной газете «Смена», в которой публиковались его рисунки, посвящённые защитникам города. Он рисовал во время поездок на ледовую трассу Дороги жизни, в прифронтовые районы, в освобождённый Тихвин. Весной 1942 года преподаватели и студенты Академии художеств, ЛИЖСА и СХШ были эвакуированы из блокадного Ленинграда на Большую землю и далее в Самарканд, а весной 1943 года в Самарканд для продолжения педагогической работы вызвали Белоусова. В Средней Азии он писал маслом, обращался к акварели и рисунку, совершенствовал технику офорта. В начале 1944 года, Академия, ЛИЖСА и СХШ переехали в Загорск. Здесь Петром была выполнена большая серия рисунков пейзажных и архитектурных мотивов, переведённых впоследствии в офорт на картоне. Пётр вернулся в Ленинград в конце 1944 года. Он много работал над образом В.И. Ленина, в результате чего в 1949 году появилось полотно «В.И. Ленин среди делегатов III съезда РКСМ», а в 1951 году представил на Всесоюзной художественной выставке работу «Мы пойдём другим путём». Образу В.И. Ленина он посвятил и несколько специальных циклов офортов «В.И. Ленин в Праге», «В.И. Ленин в Париже» и другие. В 1949 году Павла Петровича утвердили в звании доцента, в 1956 году – заведующего, а в 1961 году – профессора по кафедре рисунка в ЛИЖСА. В 1970 году Белоусову было присвоено звание заслуженного деятеля искусств РСФСР, в 1978 году – народного художника РСФСР, а в 1979 году его избрали членом-корреспондентом Академии художеств СССР.
Ещё студентом, Пётр Белоусов активно участвовал в различных художественных выставках. В 1936 году он принял участие на Всесоюзной юбилейной выставке «XX лет РККА и Военно-Морского флота», а в 1939 году стал участником Всесоюзной выставки молодых художников. Его персональные выставки состоялись в Вологде (1959), Москве (1982) и Ленинграде (1987).
Работы Петра Белоусова находится в Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее, Центральном государственном архиве литературы и искусства в Санкт-Петербурге, Государственном музее истории Санкт–Петербурга, Ивановском областном художественном музее, Чувашском государственном художественном музее, Краснодарском краевом художественном музее им. Ф.А. Коваленко, Картинной галерее Красноармейска, Бердянском художественном музее им. И.И. Бродского, а также в частных коллекциях в России и за её пределами.
Пётр Белоусов скончался 31 марта 1989 года в Ленинграде. Похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища.
