Čerenkov sinh năm 1904 trong một làng nhỏ của Novaya Chigla, ngày nay là tỉnh Voronezh, Nga, là con của Aleksey và Maria Cherenkov.

Ông tốt nghiệp ở Phân khoa Vật lý và Toán học của Đại học quốc gia Voronezh năm 1928. Năm 1930 ông làm nhà nghiên cứu cấp cao ở Viện Vật lý Lebedev. Čerenkov được thăng chức trưởng Phân ban và năm 1940 ông được trao bằng tiến sĩ Toán-Lý. Năm 1953 ông trở thành giáo sư môn Vật lý thực nghiệm. Từ năm 1959, ông lãnh đạo Phòng thí nghiệm xử lý quang-meson của Viện. Ông làm giáo sư trong 14 năm. Năm 1970 ông trở thành viện sĩ của Viện Hàn lâm Khoa học Nga (thời đó là "Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô").