פיטרי התעניין עוד בילדותו בארכאולוגיה וזכה לעידוד לכך ממשפחתו. אמו ידעה שש שפות וניסתה להנחיל לו ידע זה. בגיל שמונה למד דקדוק אנגלי, צרפתי, לטיני ויווני. כתוצאה מעומס הלימוד סבל פיטרי הצעיר מהתמוטטות בריאותית חריפה, ולימים אמר שלאחר מכן לא יכול היה ללמוד דקדוק של שום שפה בעולם. לאמו היו אוספים קטנים של מטבעות, מינרלים ומאובנים, ומהם התעוררה בו תשוקת האיסוף. אביו היה מודד מוסמך ומהנדס חשמל שגדל במושבת כף התקווה הטובה (כיום בדרום אפריקה). מאביו ירש פיטרי את החיבה למדעים מדויקים ולמדידות, וכן את יחס הבוז למנהגיה המקובלים של אנגליה. כבר בגיל שמונה הביע את דעתו בנושא ארכאולוגיה כששמע שאת הווילה הרומאית שהתגלתה באי וייט חופרים בצורה בלתי מקצועית. את האדמה, טען פיטרי הילד, יש להסיר לאט לאט כדי לגלות את הממצאים שבה וכיצד הם מרובדים. בעקבות התמוטטות בריאותו, אסרו עליו הרופאים את הלימוד במשך שנתיים, אך גם בהגיעו לגיל עשר לא חודשו לימודיו. פיטרי היה אוטודידקט, וניצל את זמנו הפנוי לקרוא מכל הבא ליד. הוא הרבה לבקר בחנויות באזור מגוריו אשר מכרו מטבעות שיובאו מכל קצווי העולם בידי מלחים מצי הסוחר הבריטי. (בגיל שבעים אמר שכבר מגיל שמונה הוא "חי את הארכאולוגיה"). לאחר שבגר למד פיטרי מתמטיקה בקורס לשומעים חופשיים שנערך באוניברסיטת אוקספורד.
ראשית דרכו.
פיטרי עשה את צעדיו הראשונים בעבודה מדעית ארכאולוגית בתחילת בגרותו. הוא מדד וסקר אתר רומי בריטי שנמצא בקרבת ביתו, ולאחר מכן יצא לטיולים ארוכים ברגל ברחבי אנגליה. הוא מדד, רשם ומיפה כ-150 בניינים היסטוריים שמצא בטיוליו בניסיון להבין את הגאומטריה שלהם. בשנת 1872, בגיל 19, מדד את השרידים של סטונהנג', והציע את תוכניתו לחברת חובבי עתיקות, אך אלה סירבו לקבלה. לאחר שנים פגש אותו אחד ממנהלי החברה, שאמר לו: "איני רואה כל סיבה לכך שלא תהיה לאחד מאיתנו". תשובת פיטרי הייתה: "איני רואה כל סיבה לכך שאהיה לאחד מכם".
עיצוב דמותו כארכאולוג.
דמותו של פיטרי עוצבה עוד בילדותו ואופיינה בתשוקה לתגליות ולדעת, בדרך מחשבה חופשית ומקורית ובנטייה לפעול באופן מעשי במקום לדון בדברים באופן תאורטי. בהשכלתו היה פיטרי בעל שפע ידיעות מקוטעות ומגוונות ללא גיבוש דיסיציפלינרי-מדעי. בספרו האוטוביוגרפי כתב: "תשוקה לתגליות ירשתי מסבי, אף כי הוא עסק בתגליות במרחב ואילו אני בתגליות בזמן". בשנות השבעים לחייו כתב: "כל אשר עשיתי היה שם מלכתחילה, זה כל כך נכון, אנו יכולים לפתח רק מה שנולד במוחנו. מטבעי הייתי כבר בארכאולוגיה".
בגרותו: משנת 1880 ועד מותו בשנת 1942.
בדצמבר 1880 נסע פיטרי למצרים למדוד את הפירמידה הגדולה של גיזה ואת שתי הפירמידות הצמודות לה. בהיותו שם הזדעזע מרמת ההרס של האתרים הארכאולוגיים. הוא תיאר את מצרים כ"בית שנשרף, כה מהיר הוא ההרס". הוא הרגיש שזו חובתו לחפור ולהציל כל שהוא יכול במהירות האפשרית. פיטרי המשיך לחפור במצרים ולבצע סקרים ארכאולוגיים במשך 46 שנים עד 1926 (למעט גיחה קצרה אחת לארץ ישראל בשנת 1890), הוא חפר וסקר למעלה מ-60 אתרים. הוא חפר בחודשי החורף הקרירים יותר, ובסיום החפירה נסע לאנגליה לכתוב את דוחות החפירה. הסטודנטים של פיטרי היו שותפים לכל חפירותיו והיו ממשיכי דרכו המדעית. ב-1926, בתקופת שלטון המנדט הבריטי, עבר לארץ ישראל, גר בירושלים עד יום מותו וחפר אתרים בדרום הארץ.
בשנת 1892 נקרא לכהן בקתדרה לארכאולוגיה מצרית בקולג' האוניברסיטאי של לונדון השייך לאוניברסיטת לונדון. הקתדרה נוסדה עם מותה של אמליה אדוארדס, ונקראה: "אדוארדס, פרופסור לארכאולוגיה מצרית ובלשנות". פיטרי היה הראשון בתפקיד זה. הוא כיהן בקתדרה עד צאתו לגמלאות בשנת 1933.
בשנת 1892, במקביל לייסוד הקתדרה, נוסד מוזיאון פיטרי לארכאולוגיה מצרית, השייך לקולג' אוניברסיטת לונדון, במטרה לקדם את לימוד הארכאולוגיה של מצרים. בשנת 1913 מכר פיטרי לקולג' את האוסף הגדול שלו של עתיקות ממצרים. האוסף מוצג כיום במוזיאון הכולל למעלה מ-80,000 מוצגים.
פיטרי התחתן בשנת 1897 עם הִילדה אורלין , שהייתה צעירה ממנו ב-15 שנים. לזוג נולדו שני ילדים, ג'ון ואן. אשתו, שהייתה אף היא אגיפטולוגית, ליוותה אותו בחפירותיו, ציירה את הממצאים ופיקחה על הפועלים באתרי החפירות.
בשנת 1905 ייסד פיטרי חברה בשם "בית הספר הבריטי לארכאולוגיה במצרים". פיטרי היה מנהלה ומטעמה עבד וחפר עד יומו האחרון.
בשנת 1923, בגיל 70, קיבל מג'ורג' החמישי, מלך אנגליה תואר סר כאות הוקרה להישגיו המדעיים הרבים. חבריו הקימו קרן לשם מתן מדליה אחת לשנתיים על שם סיר פלינדרס פיטרי לחוקר ארכאולוג מצטיין. הראשון שזכה בה היה פיטרי עצמו.
בשנת 1934, לאחר עזיבתו את הקתדרה בקולג' אוניברסיטת לונדון, יצא פיטרי בגיל 81 ביחד עם אשתו למסע דרך ירושלים לצפון סוריה, במטרה לחקור שרידי תרבויות מלפני חמשת אלפים שנה. הוא הודיע שהוא עוזב את אנגליה לתמיד, ואמר: "פעולתי באנגליה נגמרה. אני מרגיש כי בשבילי עבודה רבה שם, ולזה אמסור את שארית ימיי ולילותי".
באוקטובר 1940 אושפז פיטרי בבית החולים הממשלתי בירושלים בעקבות התקף קשה של מלריה. הוא החלים, אבל נשאר חלש והושאר בבית החולים להשגחה רפואית. ההבנה שחייו המקצועיים הסתיימו תסכלה אותו. הוא הביע את תסכולו בחריזה הבאה:
במשך הזמן השלים פיטרי עם מצבו. הוא נשאר בבית החולים במשך 21 חודשים עד מותו. הוא היה מוגבל פיזית, אך לא הפסיק לרגע את כתיבתו המדעית. הוא כתב פרקים נוספים לספרו האוטוביוגרפי, שיצא לאור בשנת 1933 (הפרקים תיארו את קורותיו ועבודתו המדעית ממועד פרסום הספר), התעניין במצב החזית של מלחמת העולם השנייה, ודיבר רבות על ילדיו, מאושר מהיכולות והאפשרויות העומדות בפניהם. אנשים רבים באו לבקרו, והוא אהב לשוחח אתם על נושאים הקשורים לעת העתיקה. לקראת מותו נחלש פיטרי מאוד, ונפטר ב-28 ביולי 1942, בן 89 במותו. פיטרי נקבר בבית הקברות הפרוטסטנטי בהר ציון, ליד חברו הטוב הארכאולוג קלרנס פישר. המצבה שעל הקבר, העשויה גוש אבן שחם, פונה לכיוון זריחת השמש. על מצבתו נרשם רק "פלינדרס פיטרי", ומעל שמו נרשם הירוגליף מצרי – ענח' שמשמעותו היא חיי נצח. אותו סמל מופיע גם על מצבתה של חברתו והתומכת שלו, אמליה אדוארדס.
בהלווייתו השתתפו נציגים של הממשלה, האוניברסיטה העברית, מוזיאוני עתיקות ובתי ספר שונים. בעת שפיטרי אושפז בפעם הראשונה בגלל התקף המלריה, ביקש שאם לא ישרוד את המחלה ייתרם ראשו לקולג' המנתחים המלכותי בלונדון, כדי שישמש כגולגולת אופיינית של בריטי. בנוסף, הוא קיווה שאפשר יהיה לשמר את מוחו לשם מחקר מדעי. אי לכך, הוסר ראשו לאחר מותו, ובקבר נקבר גופו ללא הראש. זו הייתה תקופת מלחמה, ואי אפשר היה לשלוח את הגולגולת לאנגליה. היא נשמרה בספריית בית החולים. הגולגולת עברה תלאות רבות עד שהגיעה לאנגליה. אבל הייתה זו תקופת ההפצצות על לונדון, והגולגולת נשכחה. בשנת 1948 הובטח להִילדה פיטרי שהגולגולת נחקרת, אך בפועל לא נעשה בה דבר עד היום (נכון ל-2009). בשנת 1989 התבקש הארכאולוג שמעון גיבסון לזהות את ראשו שנמצא בקולג' המנתחים, הוא זיהה אותו על פי צלקת על הראש. הִילדה, אשתו של פיטרי, המשיכה לחיות בירושלים, שם גרה בבית הספר האמריקאי. בגיל 80, בחודש פברואר 1947, נאלצה לעזוב את ארץ ישראל יחד עם כל האזרחים הבריטים במסגרת החלטתם לצמצם את הפקידות בכל מושבות האימפריה הבריטית.
עבודתו כארכאולוג.
נסיעתו הראשונה למצרים.
בדצמבר 1880 נסע פיטרי למצרים במטרה למדוד את הפירמידה הגדולה של גיזה שנבנתה על יד פרעה ח'ופו והייתה אחד משבעת פלאי תבל של העולם העתיק, וכן את שתי הפירמידות הצמודות לה. החלטתו של פיטרי למדוד את הפירמידות נבעה מההתנגדות שלו ושל אביו לתאוריות של פיאצי סמית (Charles Piazzi Smyth – אסטרונום סקוטי) על מהות הפירמידות. פיאצי, שמדד את הפירמידות בשנות ה-60 של המאה ה-19, טען שהפירמידה הגדולה של גיזה נבנתה ביחידת אינץ' מיוחדת שניתנה על ידי אלוהים לישראל, וכי אדריכלי הפירמידות הונחו על ידי אלוהים. פיטרי ואביו היו ידידיו של סמית ובתחילה שיתפו איתו פעולה, אך במשך הזמן החלו להתנגד לתאוריות שלו. כהכנה לנסיעה למצרים בנו פיטרי ואביו כלי מדידה מתאימים, פיטרי ניסה אותם על מבנים בכיכר טרפלגר ובקורנוול. הנסיעה, שמומנה מכספי המשפחה, תוכננה לדצמבר 1879 ואביו היה אמור להצטרף אליו, אבל לאחר דחיות נסע פיטרי לבדו. הוא הקים מחנה בקבר עתיק בקרבת מקום לפירמידות וחי בצמצום רב, אכל מזון משומר ובישל על פתילייה. היה לו הרגל לשוטט בחדרים הלוהטים של פירמידת ח'ופו רק עם גופייה ותחתונים ורודים, ובכך עורר את חמתם של התיירים.
עד למדידות שנעשו על ידי פיטרי רווחו תורות מסתוריות, שראו בפירמידה רמזים לחזון אחרית הימים (פיטרי קרא את כל התאוריות כהכנה למדידות). מדידותיו, שנמשכו שנתיים, שמו קץ לכל התאוריות האלה. פיטרי פרסם דין וחשבון הכולל את כל תוצאות המדידות שערך. הדוח הוכן בצורה מתודולוגית ומדויקת, ועד היום משמש כמקור מידע לפירמידה. בנוסף מצא פיטרי ליד הפירמידה של חאפרו מחנה פועלים גדול ובו מבני מגורים לכ-4,000 פועלים.
מדידותיו של פיטרי היו המדידות המדעיות הראשונות של פירמידה זו. עבודתו נחשבת עד היום למדויקת מאוד. כעבור עשרות שנים בוצעה מדידה חוזרת על ידי מחלקת המדידות המצרית. מדידה זו נעשתה בעזרת המכשירים המשוכללים של המאה ה-20, התוצאות היו דומות לתוצאות המדידות שנעשו על ידי פיטרי.