Пётр Лаврентьевич Ульянов родился 3 мая 1928 года в селе Слепцовка. В силу различных обстоятельств учился он в пяти различных школах. Последние три года он изучал математику в средней школе села Новые Бурасы. В 1945 году после окончания школы поступил на механико-математический факультет Саратовского государственного университета. Темой дипломной работы Ульянова было новое доказательство теоремы Каратеодори о соответствии границ при конформном отображении.
После окончания Саратовского университета Ульянов поступил в аспирантуру Московского государственного университета. Досрочно защитил кандидатскую диссертацию. Тема кандидатской диссертации: «Применение A-интеграла к тригонометрическим рядам и некоторые локальные теоремы о сходимости рядов Фурье». Из-за отсутствия жилья в Саратове остался работать в МГУ.
В 1960 Ульянов защищает докторскую диссертацию, тема: «Интеграл типа Коши. Сходимость и суммируемость», в этом же году его утверждают на должность профессора. С 1979 он возглавляет кафедру теории функций и функционального анализа механико-математического факультета МГУ.
С 1981 — Член-корреспондент АН СССP.
Заслуженный профессор Московского университета (1998)
Автор более 160 научных работ. Входил в редакцию по изданию «Математической энциклопедии».
П. Л. Ульянов был председателем оргкомитета «Саратовских зимних школ по теории функций и приближений», основателем которых был профессор СГУ Андрей Андреевич Привалов. Школы проходят в Саратове с 1981 года. Ульянов старался на каждой из школ для молодых математиков со всей России читать обзорные лекции.