Всенародную известность принесли Петру Сергеевичу его роли в кино и на телевидении. В 1974 году он исполнил одну из главных ролей в фильме "Тени исчезают в полдень", двумя годами позже в телесериале "Вечный зов". Эта роль была отмечена государственной премией СССР.
Петр Вельяминов родился 7 декабря 1926 года в Москве в семье потомственных дворян. В 1943 году его, 16-летнего подростка, арестовали «за участие в антисоветской организации». Суд признал Вельяминова виновным, и он был отправлен в ГУЛАГ, где находился до 1952 года. После освобождения Вельяминов три года проработал в Абакане на лесосплаве, и только счастливый случай помог ему войти в труппу драматического театра Абакана.
Играть он начал в лагерной самодеятельности, где пел, читал стихи, а также исполнил свою первую роль - Максима Кошкина в «Любови Яровой». В 1972 году, после успеха фильма «Тени исчезают в полдень», Пётр Вельяминов переехал в Москву и пришёл в труппу театра «Современник», а в 1974 году перешёл в Театр-студию киноактёра. Реабилитирован Вельяминов был в 1983 году.
Среди более 120 его киноролей - яркие образы, созданные в фильмах "Командир счастливой "Щуки", "Ярослав Мудрый", "Ермак", "Пираты ХХ века", "Сладкая женщина".
Гражданская панихида по актеру состоится в театре в среду в 12.00 мск, сообщила «Интерфаксу» в воскресенье директор Петербургского театра комедии имени Акимова, в котором работал актер, Лилия Семенова. «В тот же день в 15.00 пройдут похороны Вельяминова на Литераторских мостках Волковского кладбища Петербурга. Здесь же состоится отпевание актера», – отметила Семенова.