1926, 7 декабря. — Родился в Москве. Отец – Сергей Петрович Вельяминов (1898– 1976), потомственный военный, царский офицер, участник Первой мировой войны, затем служил в Красной Армии, командир батальона элитной Пролетарской дивизии. Среди предков –  герой войны 1812 года генерал Иван Александрович Вельяминов. Мать – Татьяна Ермиловна Вельяминова (урожденная Дивнова; 1893–1972), инспектор цен в универмаге.

1930. — Арест отца. Работа отца на строительстве Беломорканала. Поездки матери к отцу в лагерь.

1930-е – 1940-е гг. — Учеба в школе. Увлечение изобразительным искусством. Окончание школы. Работа техником по отоплению и вентиляции. Поступление на курсы в Архитектурный институт.

1939. — Освобождение отца без права жизни в Москве.

1941. — Уход отца солдатом-добровольцем на фронт (после судимости был лишен звания офицера).

1943, 31 марта. — Арест на Манежной площади. Доставка на Лубянку. Следствие. Следователи капитан Кочнов и Зиновий Генкин. Обвинение в «измене родине». Лубянская внутренняя тюрьма. Избиения на допросах. Условия содержания заключенных в камерах.

1943, сентябрь. — Перевод в Бутырскую тюрьму. Приговор: 10 лет ИТЛ. Этапная камера. Работа на погрузке картофеля.

1943, 21 ноября. — Этап в лагерь. Встреча с футболистом Николаем Петровичем Старостиным. Котласская пересыльная тюрьма. Встреча со знакомым бабушки врачом-стоматологом. Его помощь в отправке на строительство гидролизного завода в Лобву (Северный Урал). Работа на деревообрабатывающем заводе. Дистрофия. Направление в лазарет. Устройство санитаром в больницу. Совместная работа с Н.П. Старостиным в больнице. Работа в сельхозе, помощником нормировщика на Краснотуринском механическом заводе. Участие в самодеятельности.

1944. — Повторный арест отца на фронте. Приговор – 10 лет.

1948–1949. — Направление в джаз по обслуживанию Краснотуринского района. Расформирование музыкального коллектива. Назначение младшим конструктором при начальнике участка по установке турбин Богословского алюминиевого комбината.

1950, конец. — Этап на Куйбышевскую ГЭС.

1952, 9 апреля. — Освобождение из лагеря. Посещение сестры в Москве. Известие об аресте матери, ее пребывании на Лубянке и отправке в ссылку. Отъезд в Абакан. Работа на лесосплаве, затем в театре.

1956. — Реабилитация отца. Возвращение его в Москву. Получение пенсии военного.

1956–1970-е гг. — Работа в театрах Тюмени, Дзержинска Горьковской области, Новочеркасска Ростовской области, Чебоксар, Иваново, Перми, Свердловска. Участие в съемках фильма «Тени исчезают в полночь».

1972. — Смерть матери.

С 1974. — Работа в театре-студии киноактера и на Мосфильме.

1976. — Смерть отца. Реабилитация.

1985. — Присвоение звания народного артиста РСФСР.

С 1995.  —  Жил и работал в Санкт-Петербурге, играл в Санкт-Петербургском академическом театре комедии имени Н. П. Акимова.

2009,  14 июня.  —  В Санкт-Петербурге скончался Вельяминов Петр Сергеевич. Похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища.