Петр Баранчеев появился на свет 9 июня 1974 года в Подмосковье. В детстве будущий актер не думал связывать свою жизнь с миром кино. Ранние годы Петя провел в небольшом поселке, а после школы стал учащимся техникума в Серпухове. Однако по профессии поработать Баранчееву так и не удалось. Окончив училище, Петр отправился в столицу и стал студентом факультета режиссуры. Такое же образование получил и брат будущего актера, который позже сменил специальность.
Однако режиссерский Баранчеев не окончил. В это время он узнал о наборе юношей в Школу-студию МХАТ и вскоре стал подопечным Олега Ефремова. После окончания учебы, как и многие студенты МХАТа, стал работать в театре им. Чехова, которым на тот момент управлял их знаменитый наставник.
Дебютом Баранчеева на экране в 2000 году стала мелодраматическая лента «Граница. Таежный роман», где он воплотил образ офицера. Артист, рост которого составляет 185 сантиметров, а вес – 86 килограммов, с его атлетическим телосложением быстро закрепился в амплуа мужественного героя, чаще всего работающего в силовых структурах. В самых знаменитых своих киноработах актер представал в роли полицейского или военнослужащего.
В 26 лет Петр встретил свою будущую супругу, которая никак не была связана с киноиндустрией. В 2012 году у пары родилась дочь.