
Родился 8 марта 1930 года в деревне Зиновкино Краснослободского района Мордовской АССР.
В 1954 стал победителем московского кроса. На первенстве Вооружённых сил в 1955 году Пётр стартовал вместе с мировым рекордсменом Владимиром Куцом, отстав от него на 2 минуты занял третье место. Но уже в 1957 году Болотников вышел из тени Владимира Куца. На чемпионате страны смог продержатся всю 10-ти километровую дистанцию за Владимиром, а на финише обошёл его и опередил на 0,2 секунду. Так он завоевал свою первую из 13 золотых медалей чемпиона СССР.
В 1958 году стал лидером сборной стайеров (бегуны на дистанции от 1500 метров и выше). На протяжении нескольких лет добился золотого дубля на чемпионатах страны на дистанциях 5000 и 10000 метров.
Тренером Петра был Григорий Исаевич Никифоров, он знаменит тем что тренировал и Владимира Куца и практически всех лучших стайеров страны 50х-60х годов.
Наиболее памятной победой была последняя в 1965 году во время традиционного турнира легкоатлетов СССР и США в Киеве. В беге на 5000 метров 35 летний Пётр встретился с олимпийским чемпионом 1964 года Робертом Шюлем, который был моложе на 8 лет и находился в отличной форме. На протяжении всей дистанции ни уступали друг другу, но Болотников первым нырнул в финишный створ. Это было прощание с беговой дорожкой заслуженного мастера спорта.
Окончил школу тренеров и институт физической культуры. Старший тренер "Спартака" по лёгкой атлетике в 1965-1985 года.
Традиционно в Саранске проходит пробег на приз Петра Болотникова.
Награждён орденами Ленина, Дружбы народов, Почёта, За заслуги перед отечеством 3 степени, почётным знаком За заслуги в развитии физической культуры и спорта. Почётный гражданин республики Мордовия.