Родился 22 июня 1923 года в селе Ломное (ныне Борисовский район Белгородской области). Окончил 7 классов в селе Ивановская Лисица (того же района), а в 1940 году - школу пилотов Гражданского Воздушного Флота. С 1 августа 1941 года в рядах Красной Армии. В июле 1942 года окончил Армавирскую, а в 1943 году - Батайскую военную авиационную школу пилотов.

С августа 1943 года младший лейтенант П. М. Долгарёв в действующей армии. Воевал в составе 116-го ИАП (295-я ИАД), летал на Ла-5. Сражался на Юго-Западном и 3-м Украинском фронтах. Был лётчиком, старшим лётчиком, командиром звена. Участвовал в Донбасской, Нижнеднепровской, Никопольско-Криворожской, Березнеговато-Снигирёвской, Одесской наступательных операциях, в воздушном сражении на ближних подступах к Румынии, в Ясско-Кишинёвской, Бухарестско-Арадской, Белградской, Будапештской, Венской, Грацко-Амштеттинской наступательных операциях.

К 4 февраля 1945 года командир звена 116-го истребительного авиационного полка (295-я истребительная авиационная дивизия, 17-я Воздушная армия, 3-й Украинский фронт) лейтенант П. М. Долгарёв совершил 152 боевых вылета, в 42 воздушных боях сбил лично 18 самолётов противника (в материалах наградного листа говорится о 21 личной и 7 групповых победах). За эти подвиги был представлен в высшей награде страны.

К 9 мая 1945 года старший лейтенант П. М. Долгарёв совершил 223 боевых вылета, провёл 56 воздушных боёв и сбил лично 26 самолётов противника. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 июня 1945 года удостоен звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда" (№ 7624).

После окончания войны продолжал службу в ВВС. В 1949 году окончил Высшие офицерские лётно-тактические курсы усовершенствования командиров частей ВВС (город Липецк), в 1956 году - Военно-Воздушную академию имени Ю. А. Гагарина. В 1950-х гг. командовал истребительным авиационным полком на Дальнем Востоке. В 1965-1967 гг. - командир 283-й ИАД (34-я Воздушная армия, Закавказский военный округ). С 1969 года - заместитель командующего и член Военного Совета 16-й Воздушной армии Группы советских войск в Германии. В 1971 году находился в служебной командировке в Египте, где являлся старшим военным советником командующего ВВС Объединённой Арабской Республики. Последняя должность - заместитель начальника Военно-Воздушной академии имени Ю.А. Гагарина (в Монино). 16 декабря 1974 года уволился в запас по состоянию здоровья в звании генерал-майора авиации. Жил и работал в посёлке Монино (Щёлковской район Московской области). Умер 28 июня 1994 года, похоронен на Монинском мемориальном кладбище.

Бюсты Героя установлена на Аллее Славы в городе Грайворон (Белгородская область) и на памятнике Воинской Славы села Ломное (Грайворонский район). На доме в Монино, в котором жил Герой, и на здании школы села Ивановская Лисица, в которой он учился, установлены мемориальные доски.

Награждён орденами: Ленина (29.06.1945), Красного Знамени (27.12.1944, 14.02.1945, 06.03.1945, 23.04.1945, 12.09.1972), Отечественной войны 1-й степени (18.06.1944, 11.03.1985), Красной Звезды (21.02.1969); медалями, ив том числе "За боевые заслуги (13.06.1952); иностранным орденом и медалями.