Академик ВАСХНИЛ (1935), доктор сельскохозяйственных наук (1934) и биологических наук (1935), профессор (1923), лауреат Сталинской премии первой степени (1943).
П. М. Жуковский родился в многодетной семье мелкого кишинёвского судейского чиновника. Отец умер, когда мальчику было 12 лет, а с 14 лет он уже зарабатывал на жизнь переписыванием бумаг и репетиторством.
В 1906 году окончил гимназию и поступил в Новороссийский университет на отделение естественных наук физико-математического факультета. В университете под влиянием профессора Г. И. Танфильева начинает заниматься прикладной ботаникой, изучением вопросов происхождения и истории культурных растений. В студенческие годы участвует в нескольких экспедициях в тундру, чернозёмные степи и Крым, организованных Г. И. Танфильевым.
Среди учителей П. М. Жуковского в университете были такие видные русские учёные как В. А. Ротерт (анатомия растений), Ф. М. Каменский (систематика растений), В. В. Половцев (физиология растений), полностью определившие направление его последующей научной деятельности.
В 1911 году, по окончании университета, П. М. Жуковский поступил на 3-й курс Московского сельскохозяйственного института. В 1912 году он был зачислен в качестве практиканта на Нахичеванскую (Ростов-на-Дону) опытную станцию.
В 1913 году, не окончив академию, в составе геологической экспедиции профессора Д. И. Мушкетова поехал в Среднюю Азию в качестве ботаника и метеоролога. Исследуя Тянь-Шань, он собрал богатейший материал по горной флоре Узбекистана. Собранный им гербарий затем поступил к В. И. Липскому — известному русскому флористу.
В 1913—1914 годах работает помощником заведующего Андижанской опытной станцией.
В 1914—1915 годах — старший специалист по семеноводству и опытному делу в Департаменте земледелия. В 1915 году вышла его первая печатная работа, посвященная агрометеорологии.
В 1915 году по состоянию здоровья (рецидив тропической лихорадки) он покинул Среднюю Азию и переехал в Тифлис. Здесь он начинает работу в Тифлисском ботаническом саду организатором и заведующим станцией испытания семян, а в 1919 году назначается директором Тифлисского ботанического сада. В Тифлисе начинается и его педагогическая работа.
В 1920—1922 годах одновременно он был заместителем директора Высших сельскохозяйственных курсов и преподавателем кафедры частного земледелия, а затем (в 1923—1925 гг.) — профессором кафедры ботаники сельскохозяйственного факультета Тифлисского политехнического института.
С 1925 года — во Всесоюзном институте прикладной ботаники и новых культур (позднее — Всесоюзный институт растениеводства, ВИР): учёный специалист; в 1951—1962 годах — директор.
В 1934—1952 годах — профессор Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева; в 1962—1963 годах — профессор Ленинградского университета.
В 1956—1961 годах — академик-секретарь Отделения земледелия ВАСХНИЛ.
Член ВКП(б) с 1940 года.
Во время Великой Отечественной войны передал присуждённую ему Сталинскую премию в Фонд обороны на строительство самолётов «Москва».
В 1946 году Жуковский в журнале «Селекция и семеноводство» опубликовал статью «Дарвинизм в кривом зеркале», в которой критиковал взгляды Т. Д. Лысенко на эволюцию, отвергавшие внутривидовую борьбу.
На Августовской сессии ВАСХНИЛ 1948 года 5 сентября Жуковский выступил с речью, в которой критиковал основные теории Лысенко. Но 7 августа, когда уже Лысенко сообщил об одобрении его доклада в ЦК ВКП (б), Жуковский выступил с покаянным заявлением. Как вспоминал Жорес Медведев, как только они остались наедине, Жуковский сказал: «Я заключил с Лысенко „Брестский мир“».
В 1955 году подписал «Письмо трёхсот».
После возвращения в 1961 году Лысенко и его сторонников к власти Жуковский «добился освобождения от должности директора ВИРа» (как он написал в письме Юрию Жданову) и занялся главным образом научной работой («Мне удалось уйти, и я был рад этому: мне надо было писать.»). Однако его книги в течение ряда лет не издавались.
При подготовке сборника, посвящённого научному наследию Н. И. Вавилова, П. М. Жуковский выступил в роли эксперта, так как его переписка с Н. И. Вавиловым была наиболее обширна и продолжительна.
Пётр Михайлович, которому показали тексты писем Н. И. Вавилова, подтвердил, что в предложенном ему варианте присутствуют все письма.
Писатель Ю. Д. Черниченко писал об этом событии:
Найденные документы были опубликованы уже после смерти П. М. Жуковского, в 1980 году, в пятом выпуске серии «Научное наследство»..
Область научных интересов — ботаника, систематика, география и история культурной флоры, морфология и генетика.
Открыл (1923) и описал новый вид пшеницы — Triticum timopheevii Zhuk (пшеница Зандури), обладающую уникальным иммунитетом.
По инициативе Жуковского в 1926 году был создан Гербарий ВИРа, в который был передан весь гербарный материал института.
Из научных экспедиций 1925—1927 годов в Малую Азию, Сирию и Месопотамию Жуковский привёз около 10 тыс. образцов староместных культурных растений.
В 1956 и 1958 годах посетил с научными целями Аргентину, Чили, Перу и Мексику, откуда привёз образцы семян и клубней большого количества растений для использования в качестве исходного материала для селекции.
Выдвинул теории сопряжённой эволюции хозяина и паразита на их совместной родине; мегагенцентров и эндемичных микрогенцентров происхождения культурных растений; происхождения ювенильных побегов (почек типа сеянцев) из вторичных меристем.
Автор около 200 научных трудов, в том числе 20 книг и брошюр, ряд которых опубликован за рубежом.