Петър Стоянов е роден през 1952 г. в Асеновград, където след освобождаването на баща му от концлагерите Куциян и Николаево, живеят родителите му. След 1956 г. семейството се връща в Пловдив. Там той завършва начално училище и през 1970 г. гимназия „Патриарх Евтимий“, като същата година е приет да учи право. След отбиване на военната си служба (1970-1972 г.) завършва Юридическия факултет на Софийския университет „Св. Климент Охридски“ през 1976 г.,
От 1977 г. до 1992 г. практикува в Пловдив като адвокат в областта на гражданското и търговското право.
Петър Стоянов произхожда от семейство на родолюбиви интелектуалци, несвързани с комунистическия режим и е един от малкото български политици, чиято биография е свързана само с една политическа партия – Съюза на демократичните сили.
Един от създателите на СДС в Пловдив, Петър Стоянов е първият говорител на синята партия в града. По време на управлението на първото некомунистическо правителство в България (след 1944 г.) начело с Филип Димитров (1991-1992) заема длъжността заместник-министър на правосъдието.
От 1994 г. до 1997 г. Петър Стоянов е народен представител и заместник-председател на парламентарната група на Съюза на демократичните сили.
На 1 юни 1996 г. Петър Стоянов се изправя срещу тогавашния президент д-р Желю Желев и печели с 66% проведените за първи път в Европа първични президентски избори в рамките на Обединените демократични сили. Той е първият кандидат за президент, който поставя в центъра на предизборната си кампания членството на България в НАТО и Европейския съюз. На 3 ноември 1996 година, като кандидат на ОДС е избран за Президент на Република България с 2 502 517 гласа или 59,73%, а за вицепрезидент е избран Тодор Кавалджиев. Встъпват в длъжност на 22 януари 1997 година – първият държавен глава след Втората световна война, който не е бил член на комунистическата партия. В програмната си реч новоизбраният президент определя политиката си за евроатлантическа ориентация на страната като политика на нов цивилизационен избор за България.
Още в първите дни на мандата си Петър Стоянов се изправя срещу най-тежката политическа криза в посткомунистическата история на България. Правителството на БСП начело с Жан Виденов е в оставка. Парламентът практически е абдикирал, обграден от десетки хиляди протестиращи по улиците на София и новоизбраният президент представлява единствената работеща институция в страната. Задължен от Конституцията, Петър Стоянов връчва мандат на най-голямата парламентарна група – тази на БСП за съставяне на нов кабинет. Когато представителите на социалистическата партия внасят предложението си за нов състав на Министерски съвет, Президентът отказва да го внесе за гласуване в Народното събрание и в същия ден – 4 февруари 1997 г. – свиква Консултативен съвет за Национална сигурност. На съвета, под натиска на държавния глава и останалите участници в него, представителите на БСП се отказват от съставянето на ново правителство, с което се решава политическата криза в страната.
На 12 февруари същата година Петър Стоянов назначава служебен кабинет начело със Стефан Софиянски и насрочва нови парламентарни избори. Първите мерки на президента и новия служебен кабинет са за овладяване на хиперинфлацията и предотвратяване на продоволствената криза. На 20 февруари 1997 г., по време на първото си задгранично посещение в Полша, Петър Стоянов договаря с полския президент Квашневски незабавен внос на зърно. Веднага започва преговори с Международния валутен фонд за въвеждане на паричен съвет (валутен борд) – единствената мярка, която може да спре инфлацията, да стабилизира финансовата система и да спечели доверието на чуждестранните инвеститори. Мерките са възможни благодарение на енергичните действия и подкрепата на служебния кабинет и ръководството на СДС – фаворит на предстоящите парламентарни избори.
Убеден, че България не може да стане член на Европейския съюз без да е член на НАТО, новоизбраният президент изисква от служебния кабинет да приеме решение за членство в Пакта, и на срещата на най-високо равнище на НАТО в Мадрид през юли 1997 година е първият български държавен глава, който официално пледира за членство на страната в Североатлантическия съюз. Този факт е оценен по достойнство от бившия министър-председател на България Филип Димитров в книгата му „Митове на българския преход”, (издателство Сиела, 2003 г.): „Петър Стоянов пое отговорността за незабавно подаване на молба за членство в НАТО и Софиянски, независимо от колебанията на някои от министрите, я предяви. Този факт беше от решаващо значение за страната и трябваше да се извърши подобаващо бързо, макар и в тогавашния НИС на СДС да нямаше убеденост, че моментът е назрял.”
Заради решителните си действия – разрешаване на политическата криза, енергичните мерки за овладяване на хиперинфлацията и продоволствената криза, както и категоричните му действия за членство в НАТО и ЕС, Петър Стоянов получава безпрецедентна обществена подкрепа. През първата година от мандата одобрението към него е около и над 85%. Според социологическата агенция МБМД през юни и декември 1997 г. одобрението към българския държавен глава е 91% – нито един български политик досега не е получавал толкова висока подкрепа. Дори в месеца, в който губи президентските избори срещу Георги Първанов – октомври 2001 г., Петър Стоянов завършва мандата си с подчертано положителни нагласи – 50% доверие към 41% недоверие (по данни на МБМД).
През 1999 г. Петър Стоянов категорично подкрепя позицията на ЕС и НАТО срещу агресивната политика на етническо прочистване, провеждана от Милошевич в бивша Югославия. Безусловната му подкрепа на започнатата от НАТО военна операция срещу режима на Милошевич среща неодобрението на част от българската общественост. Водена от лидера си Георги Първанов Българската социалистическа партия организира митинги срещу тази политика. Чрез категоричните действия на българския държавен глава обаче България скъсва с миналото си на най-верен сателит на бившия Съветски съюз и започва да изгражда новия си образ на лоялен партньор на евроатлантическата общност и това в най-голяма степен се оказва решаващо за приемането на страната в Алианса. Според цитираните по-горе спомени на Филип Димитров, „Малко президенти ще имат шанса да дадат на България толкова много, колкото й даде Петър Стоянов в своите два звездни мига: когато успя да помогне за мирното решение на кризата на 4 февруари 1997 г. и когато прояви най-голяма решителност в държавата и залагайки целия си престиж, наложи по-бързо и ефикасно присъединяване на правителството към позицията на Запада в Косовската криза.”
През септември 1998 година Петър Стоянов е поканен от президента Бил Клинтън – ведно с британския премиер Тони Блеър и Романо Проди, председател на Европейската комисия, да говорят заедно пред академичната общност на Нюйоркския университет за новите глобални предизвикателства, където в реч предавана по всички големи телевизионни канали отново защитава тезата за новия цивилизационен избор на България. През 1999 година по покана на президента Петър Стоянов за първи път в историята на България американски президент посещава страната. Президентите на САЩ и България Бил Клинтън и Петър Стоянов говорят пред петдесетхиляден митинг на площада пред храм „Св. Александър Невски”. Клинтън остава в София от 21 до 23 ноември 1999 г. Посещението на американския президент в България бележи повратна точка в новата евроатлантическа ориентация на страната и дава силен тласък за приемането й в НАТО и ЕС.
Петър Стоянов е президент на Република България от 1997 до 2002 г. На следващите президентски избори той губи срещу тогавашния лидер на Българската социалистическа партия Георги Първанов.
Освен с недвусмислената си политика по отношение на външнополитическите приоритети на България, Петър Стоянов ще бъде запомнен и с категоричната си позиция срещу корупцията и злоупотребата с власт, със защитата си на законовия ред и правата на гражданите и с реномето си на политик, не придобил никакви лични облаги от властта.
През 1997 г. Петър Стоянов е отличен с годишната награда Лидер на Нова Европа за „изключителни постижения в изграждането на образа на нова България по света” .
През 1998 година българският президент получава наградата на Американската асоциация на юристите, както и наградата “Смелост и съпричастност” на влиятелната Международна лига срещу поругаването. През 1999 година в Москва е удостоен с годишната награда на Асоциацията на руските юристи.
Носител е на годишната награда на Световния икономически форум “Кран Монтана” за 2000 година за приноса си към развитието на демокрацията и свободната пазарна икономика. Същата година е избран за член на Политическия консултативен съвет на Световната организация за интелектуална собственост в Женева, както и на Консултативния съвет на Проекта за световни лидери.
През 2002 г. като лектор на „Джърман Маршъл Фонд” Петър Стоянов изнася лекции в редица университети в Съединените американски щати като: университета “Джорджтаун” във Вашингтон, във Факултета по държавна администрация “Джон Ф. Кенеди” на Харвардския университет в Бостън, Нюйоркския университет, и други.
Основател и председател е на фондация „Център за политически диалог Петър Стоянов”, учредена през 2002 г. в София.
През 2003 г. е избран за член на Европейския изпълнителен комитет на Трилатералната комисия, чийто създател и пръв председател е Дейвид Рокфелер.
Член е на борда на директорите на Глобалната инициатива за справедливост, основана от президента Бил Клинтън.
От началото на 2004 година Петър Стоянов е член на Международния съвет на Американската асоциация на юристите. Съпредседател е на Световния проект за справедливост – Вашингтон.
Петър Стоянов е председател на Съюза на демократичните сили и на Парламентарната група на ОДС в 40-то Народно събрание от 1 октомври 2005 до 22 май 2007 година, когато след неубедителното представяне на партията в изборите за Европейски парламент се оттегля от активна вътрешнополитическа дейност и се отказва от мандата си на депутат в 40-то Народно събрание.
От декември 2009 година е президент на Център за глобален диалог и сътрудничество във Виена, чиято основна цел е стимулиране на диалога между различните народи и религии и въвеждането на най-добрите практики на ЕС за взаимодействие между представителите на бизнеса и политиката в страните от Западните Балкани.
Женен е за Антонина Стоянова. Имат две деца.
