Родился 3 мая 1921 года в деревне Арсеньево (ныне Каменский район Тульской области). Окончил 7 классов. С 15 октября 1940 года в рядах Красной Армии, призван Каменским РВК. Окончил Качинскую военную авиационную школу пилотов.

С 15 марта 1943 года старший сержант П. С. Петрухин в действующей армии: в составе 774-го ИАП (282-я ИАД), где прошёл путь от рядового пилота до командира эскадрильи. Боевую работу начал в июне 1943 года на Центральном фронте (в составе 16-й Воздушной армии), летая на Як-7Б и Як-1Б. С 14 июля по 15 августа 1943 года полк временно передавался на усиление ВВС Брянского фронта (в составе 15-й Воздушной армии, затем вернулся на Центральный фронт. С 20 октября 1943 года сражался на Белорусском фронте (17.02.1944 г. переименован в 1-й Белорусский фронт). 15 сентября 1944 года полк был выведен в тыл (местечко Рыжки, Польша), прошёл последнее переформирование, пополнился самолётами Як-9 и продолжил боевую работу.

К 9 мая 1945 года командир эскадрильи 774-го истребительного авиационного полка (282-я истребительная авиационная дивизия, 16-я Воздушная армия, 1-й Белорусский фронт) капитан П. С. Петрухин совершил 153 боевых вылета, в 27 воздушных боях сбил лично 9 и в составе группы 2 самолёта противника. Сам имел лёгкое ранение в левую руку.

После окончания войны продолжал служить в ВВС. С 7 июня 1946 года капитан П. С. Петрухин - в запасе. Жил и работал в городе Тула (административный центр Тульской области).

Награждён орденами: Красного Знамени (26.04.1944, 28.02.1945), Александра Невского (15.11.1944), Отечественной войны 2-й степени (23.08.1943, 11.03.1985), Красной Звезды (12.07.1943); медалями.