Pyotr chào đời ở Kiel, Schleswig-Holstein và được đặt tên là Karl Peter Ulrich. Cha là Karl Friedrich, công tước xứ Holstein-Gottorp (cháu của Karl XII của Thụy Điển). Mẹ là Anna Petrovna, con gái của Pyotr Đại đế với người vợ thứ hai là Ekaterina I. Mẹ của ông mất trong khoảng thời gian hai tuần sau khi hạ sinh ông. Năm 1739, cha của Pyotr mất và ông thay thế cha trở thành công tước xứ Holstein-Gottorp. Do đó, ông có thể được coi là người kế thừa cả hai vương triều Nga và Thụy Điển.

Khi chị của Anna là Elizaveta trở thành Hoàng hậu Nga, bà đã đưa Pyotr từ Đức về Nga và tuyên bố ông là người kế thừa của bà vào mùa thu năm 1742. Trước đó, cậu bé Pyotr 14 tuổi đã được tuyên bố là Vua của Phần Lan trong Chiến tranh Nga-Thụy Điển (1741–1743) khi người Nga đang chiếm giữ Phần Lan.

Ông được người dì là Nữ hoàng Elizaveta Petrovna chỉ định làm người kế vị ngôi vua. Elizaveta là con gái của Pyotr Đại đế.

Pyotr III lên ngôi năm 1762.