Родился 11 ноября 1765 г. предположительно в городе Кизляре (Дагестан) в семье грузинских князей из старинного рода Багратиони.В 17 лет Багратион был определён на военную службу, принял участие в экспедициях против чеченцев. В одном из боёв получил тяжёлое ранение и оказался в плену, но горцы вернули его без выкупа из признательности к отцу Багратиона, оказавшему им какую-то услугу.Багратион участвовал в русско-турецкой войне 1787—1791 гг. и польской кампании (1793—1794 гг.). Во время Итальянского и Швейцарского походов А. В. Суворова (1799 г.) он командовал авангардом русской армии. Считался любимым учеником Суворова, в 1799 г. ему присвоили звание генерал-майора.В войнах с Францией 1805 г. и 1806—1807 гг. Багратион успешно командовал арьергардом русской армии, отличился в ряде сражений, в том числе под Аустерлицем (1805 г.). В русско-турецкой войне 1806—1812 гг. он был главнокомандующим Молдавской армией, а с 1812 г. командовал 2-й Западной армией. В начале Отечественной войны 1812 г. Багратион, получив приказ не вступать в бои с превосходящими силами противника, сумел вывести свою армию к Смоленску на соединение с 1-й Западной армией, но резко выступал против требования М. Б. Барклая-де-Толли об отводе русских войск.На самом деле решение отступить от Смоленска спасло русскую армию от неизбежного окружения. Тем не менее популярность Багратиона в войсках позволила военной оппозиции использовать его имя в борьбе против Барклая-де-Толли.В Бородинском сражении (26 августа 1812 г.) войска Багратиона защищали левый фланг русской позиции, на который в начале боя пришёлся главный удар наполеоновской армии. Князь лично водил свои части в контратаки и был тяжело ранен осколком гранаты в берцовую кость левой ноги. Умер от полученного ранения 24 сентября 1812 г. в селе Симы Владимирской губернии.В 1839 г. его прах торжественно перезахоронили на Бородинском поле.