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

С 15 марта 1943 года старший сержант П. С. Петрухин на фронтах Великой Отечественной войны в составе 774-го ИАП (282-я ИАД). Прошёл путь от рядового пилота до командира эскадрильи. Летал на Як-1, Як-7 и Як-9. Имел лёгкое ранение в левую руку.

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. Сражался на Центральном, Брянском и 1-м Белорусских фронтах.

После окончания войны продолжал служить в ВВС. 7 июня 1946 года уволен в запас. Жил и работал в городе Туле.

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.