Pieter era el segon fill[1] dels vuit de Matthias Withoos i Wendelina van Hoorn. Quan el 1672 els francesos amenaçaven en apoderar-se de la ciutat d'Amersfoort, Matthias Withoos es va traslladar amb la seva família a Hoorn, lloc de naixement de l'esposa Wendelina.[2]
Pieter, junt amb els seus germans Johannes, Alida, Maria i Frans, va ser alumne del seu pare Matthias, l'estil del qual va seguir en la pintura de flors, plantes, insectes i ocells. Representant aquests temes en forma particularment realista[3] i va utilitzar per damunt de tot la tècnica de l'aquarel·la en pergamí.[1]
Alida i Pieter Withoos, així com Johannes Bronkhorst i Herman Hengstenburgh treballaven per a Agnes Block a la seva vil·la de Vijverhof. Pieter Withoos va dissenyar per a ella vuit plantes, una fulla amb diferents insectes i disset dissenys amb ocells incloent un al costat de Johannes Bronkhorst amb quatre ànecs a l'aigua.[4] Pieter, que va treballar també per a altres col·leccionistes, va realitzar una aquarel·la que representa un dodo, una au extinta, probablement un model importat de l'illa Reunió.[5]
Avui dia les obres de Pieter Withoos es troben en col·leccions públiques i privades. En la biblioteca Artis es conserven quinze aquarel·les de papallones i arnes. Al Museu Teylers a Haarlem es guarden els seus dibuixos de papallones.[4]