Геолог, петрограф, доктор геологических наук, член-корреспондент Академии наук СССР (1939),
автор трудов по теоретической и экспериментальной петрографии, минералогии, геохимии и учения о полезных ископаемых. Экспериментально изучал минералообразование. В 1920-е годы руководил петрографо-геологической экспедицией Северо-Кавказской ассоциации научно-исследовательских институтов. Работал в Петрографическом институте АН СССР, много лет изучал большой вулканический массив горы Алагез в Армении. В 1930-е годы возглавлял работы Алтайско-Кузнецкой экспедиции АН СССР по изучению петрографии и рудных месторождений Кузнецкого Алатау и Алтая, а затем руководил работами на Дальнем Востоке по изучению петрографических формаций хребта Малого Хингана. В 1945-1948 гг. заведовал Отделом минералогии и геохимии Института геологических наук АН СССР, в 1946 г. читал курс геохимии на геолого-почвенном факультете университета Ростова-на-Дону.
Состоял членом ряда научных сообществ. Имеет государственные награды.
Скончался П.И. Лебедев 3 мая 1948 года года, похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (3 уч. 47 ряд),
рядом с ним похоронены его жена, сын и другие родственники.
