Военную службу Пётр Багратион начал 21 февраля (4 марта) 1782 года рядовым в Астраханском пехотном полку, расквартированном в окрестностях Кизляра. Первый боевой опыт приобрёл в 1783 году в военной экспедиции на территории Чечни, где был захвачен в плен под селением Алды, но позже выкуплен властями.
Участвовал в русско-турецкой войне 1787—92 годов и Польской кампании 1794 года. Отличился 17 декабря 1788 года при штурме Очакова. Активный участник войны против Наполеона. В Аустерлицком сражении Багратион командовал войсками правого крыла союзной армии, которые стойко отражали натиск французов, а затем составили арьергард и прикрывали отход главных сил.
При Бородино армия Багратиона, составляя левое крыло боевого порядка российских войск, отразила все атаки армии Наполеона. 7 сентября (по новому стилю) 1812 года осколок ядра раздробил генералу берцовую кость левой ноги. 8 сентября Багратион упомянул в своём донесении царю Александру I о ранении: «Я довольно не легко ранен в левую ногу с раздроблением кости; но нималейше не сожалею о сём, быв всегда готов пожертвовать и последнею каплею моей крови на защиту Отечества и августейшего престола…»