Петр родился в 1927 году в деревне Пугачевка Омской области. Его отец ушел на фронт в первые дни Великой Отечественной, погиб в боях под Москвой в феврале 1942 года. Сам Петр семнадцатилетним был призван на флот в ноябре 1944 года, в марте 1945-го окончил учебный отряд во Владивостоке на острове Русском - Школу оружия Тихоокеанского флота. Весной 1945 года был назначен матросом-рулевым стоявшего в ремонте сторожевого катера «СК-253» на Камчатке. В ночь на 18 августа 1945 года в составе батальона морской пехоты участвовал в десанте на остров Шумшу. В критический момент боя семнадцатилетний Петр Ильичев вслед за командиром взвода старшиной 1-й статьи Вилковым бросился на вражеский дзот и закрыл грудью амбразуру пулемета.
Звание Героя Советского Союза присвоено 1 сентября 1958 года посмертно с вручением Звезды Героя и ордена Ленина семье – матери, младшим брату и сестре.
Петр Ильичев похоронен на острове Шумшу.
Бюсты Героя СССР установлены на родине и в селении Паратунка Камчатского края.
Его именем названы бухта и мыс на Камчатке, улицы во Владивостоке, в Северо-Курильске и уральском райцентре Нижняя Омка.
Матрос Петр Ильичев навечно зачислен в списки экипажа одного из кораблей ТОФ.
