Народився 12 червня 1967, с. Слобода Романівська, Новоград-Волинський район, Житомирська область.
У 1990 році закінчив Київське вище танкове інженерне училище, Національну академію оборони України (2008).
Після закінчення училища проходив службу в Далекосхідному та Прикарпатському військовому округах. Після розпаду СРСР – у Південному та Західному оперативних командуваннях Сухопутних військ Збройних сил України.
Командував танковим полком, танковою дивізією, окремою танковою гвардійською механізованою бригадою.
З лютого 2005 року – заступник командира 13-го армійського корпусу Сухопутних військ ЗСУ у Рівному.
10 липня 2007-го указом президента Віктора Ющенка призначено командувачем військ Південного оперативного командування Сухопутних військ ЗСУ.
У травні 2012 р. призначений на посаду командира 8-го армійського корпусу Сухопутних військ ЗСУ.
Під час гарячої фази війни на Донбасі влітку 2014 року був командувачем у секторі "Д" — найвужчою смугою вздовж східного кордону з РФ. Ім'я Литвина фігурувало у справі про розслідування Іловайської трагедії .
У грудні 2016 - звільнився з лав ЗС України. Генерал-лейтенант.
2006 – 2015 рр. – депутат Житомирської обласної ради V-VI скликань.
З 19 червня 2018 року – надзвичайний та повноважний посол України в Республіці Вірменія.
19 липня 2019 року президент Володимир Зеленський підписав указ про звільнення Петра Литвина з посади посла України в Республіці Вірменія .
Громадська діяльність.Депутат Житомирської обласної ради V-скликання, член Народної партії.
Генерал-лейтенант. Нагороджений орденом "За заслуги" ІІІ ступеня, знаком міністра оборони "Доблесть і честь" і т.д.
Литвин одружений. Має двох синів.
Старші брати: Володимир Литвин (1956 р.н.) – голова Верховної Ради України IV та VI скликань, лідер Народної партії та Блоку Литвина, народний депутат VІІІ скликання; Микола Литвин (1961 р.н.) – екс-глава Державної прикордонної служби України.
13.05.2019