Из семьи обедневших польских дворян. Окончил 2-ю Киевскую гимназию и Университет св. Владимира (1907). Занимался самообразованием: изучал политическую экономию, философию, филологию, психологию. Уже в студенческие годы опубликовал ряд работ по гносеологии и этике, истории философии и психологии. С 1907 вольнослушатель историко-филологического факультета Московского университета, с 1908 аспирант Г. И. Челпанова на кафедре философии, с 1913 приват-доцент, вёл семинар по истории философии, преподавал педагогику; с 1908 член Психологического общества при Московском университете. Преподавал в средних и высших учебных заведениях Москвы, выступал с лекциями по педагогической психологии на летних учительских курсах (1911—1918).
Являлся приверженцем новых форм обучения; после революции 1917 занимался обоснованием принципов марксистской перестройки педагогической науки и разработкой основ трудовой политехнической школы. С 1918 профессор 2-го МГУ, также работал в Институте научной педагогики, Институте национальностей, Институте политехнического образования. Член редколлегий журналов «Трудовая школа», «Социальное воспитание», «Народное просвещение» Московского отдела народного образования. С 1919 председатель и заведующий научно-педагогической частью Московской академии социального воспитания.
Член Научно-педагогической секции Государственного учёного совета (1922—1932), составлял учебные программы для средней школы, книги для чтения. Один из основателей Русского психоаналитического общества, депутат Моссовета (1923). С 1924 член Московского правления Губпроса. Заведующий лабораторией памяти (1930—1941), лабораторией мышления и речи в Государственном научно-экспериментальном институте психологии. С 1936 подвергся травле со стороны сторонников социогенетизма.
Основные труды П. П. Блонского и литературу о нем см. в Научной педагогической электронной библиотеке.