Pодился 15 (27) января 1879 год в семье рабочего горного мастера Петра Бажева (изначальная фамилия). В детстве жил в Сысерти и Полевском[5][6]. В числе лучших учеников окончил заводскую школу, затем — Екатеринбургское духовное училище, где учился с 10 до 14 лет, затем в 1899 году окончил Пермскую духовную семинарию. Работал учителем русского языка в духовных училищах Екатеринбурга и Камышлова, во время летних каникул путешествовал по Уралу, собирал фольклор. Женился на своей ученице, Валентине Александровне (в девичестве — Иваницкой), в семье родилось четверо детей.
До 1917 года был членом партии эсеров. В Гражданскую войну, в конце апреля — начале мая 1918 года, прибыл в Семипалатинскую губернию, а в июне 1918 года — в город Усть-Каменогорск. Организовывал подполье, разрабатывал тактику сопротивления в случае падения советской власти в области и уезде. После переворота в Усть-Каменогорске, устроенного 10 июня 1918 года подпольной организацией «Щит и престол» при поддержке казаков, Бажов затаился до конца года в своей страховой конторе, временно прекратив деятельность. Летом и осенью 1918 года он пытался наладить оперативную связь с оставшимися большевиками, но лишь в январе 1919 года, после получения информации о плачевном положении зыряновских подпольщиков, возобновил свою деятельность по координации подполья. Отношение к подготовке восстания в Усть-Каменогорской тюрьме (30 июня 1919 года)[7] у Бажова было двояким, так как он сомневался в связи между партизанскими соединениями «Красных горных орлов» в составе Народной повстанческой армии Алтая, работая по заданию красной Москвы. После проведения схода командиров краснопартизанских отрядов в ноябре 1919 года в селе Васильевка он объединил их в одну силу. После установления советской власти в Усть-Каменогорске (15 декабря 1919 года) и вступления в город повстанческой крестьянской армии Козыря и рот из объединённого отряда «Красных горных орлов», Бажов, выйдя из подполья, стал организовывать новый Совдеп. Какое-то время сохранялось двоевластие: в Народном доме заседал новый Усть-Каменогорский совдеп, а в бывшем управлении 3-го отдела Сибирского казачьего войска был штаб армии Козыря. Бажов передал информацию в Семипалатинск. Во второй половине января 1920 года в Усть-Каменогорск прислали три полка регулярных сил Красной Армии. Козыревская армия рассеялась фактически без боя, сам он бежал. Именно Бажов, действовавший тогда под псевдонимом Бахеев (Бахмехьев), организовал подавление подготовки восстания во главе с Козырем.
Во вновь образованном Ревкоме Бажов занял пост заведующего управлением народного образования, заведовал также профсоюзным бюро. Попутно он стал редактором, а по существу организатором, выпускающим и метранпажем местной газеты. Одновременно ему было вменено в обязанность «сохранить общее наблюдение за работой отдела народного образования». Он создал учительские курсы, организовал школы по ликвидации неграмотности, принял участие в восстановлении Риддерского рудника. В июле 1920 года в казахские волости были посланы 87 учителей, подготовленных с его участием. 10 августа 1920 года под руководством Бажова и Н. Г. Калашникова в городе прошёл Первый уездный съезд Советов. Осенью 1920 года Бажов возглавил продотряд на должности особоуполномоченного уездного продовольственного комитета по продразвёрстке. Осенью 1921 года он перебрался в Семипалатинск, где возглавил губернское бюро профсоюзов.
В конце 1921 года Бажов вследствие тяжёлого заболевания и по просьбе Камышловского исполкома возвратился на Урал, в Камышлов (основная причина была в доносах в Губернском ЧК Семипалатинска на его бездействие в период власти Колчака), где продолжил журналистскую и литературную деятельность, писал книги по истории Урала, собирал фольклорные записи. Первая книга очерков «Уральские были» вышла в 1924 году. В 1923—1931 работал в областной «Крестьянской газете».
В 1936 году в журнале был опубликован первый из уральских сказов «Девка Азовка», а в 1939 году вышло первое издание уральских сказов — «Малахитовая шкатулка». Эта книга при жизни автора неоднократно пополнялась новыми сказами.
В 1918 году П. П. Бажов вступил в РКП(б). В 1930-х годах его дважды исключали из партии (в 1933 и 1937 годах), но оба раза спустя год восстанавливали
С 1940 года Бажов возглавлял Свердловскую писательскую организацию