В РККА с 1941 года, в боях Великой Отечественной войны — с 1942 года. К началу 1944 года — сапёр 160-го инженерно-саперного батальона 13-й инженерно-саперной бригады, неоднократно проявлял мужество при выполнении боевых заданий, ходил в разведку[2][1][3].
В ночь на 19 февраля1944 года в бою за высоту севернее города Великие Луки ефрейтор Кириллов в непосредственной близости от немецкой траншеи проделал проход в проволочных заграждениях и обеспечил пропуск наступающих стрелковых подразделений. Лично участвовал в атаке, в процессе боя заменил раненого пулеметчика, уничтожил несколько гитлеровцев[3].
В ночь на 31 мая 1944 года в районе деревни Федорыгино (Псковская область) Кириллов с группой сапёров, проделав проход в усиленных проволочных заграждениях противника, обеспечил пропуск поисковой группы и лично участвовал в её прикрытии[3].
Приказом от 20 июня1944 года ефрейтор Кириллов награждён орденом Славы 2-й степени[3].
20—25 апреля1945 года в ходе наступления на берлинском направлении младший сержант Кириллов со своим отделением произвел инженерную разведку канала Хафель-Одер в районе населенного пункта Берневе (30 км западнее города Эберсвальде, Германия), навёл мост и переправил по нему лесоматериалы для строительства 30-тонного моста.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 15 мая1945 года за мужество, отвагу и бесстрашие, проявленные в боях с немецко-фашистскими захватчиками, младший сержант Кириллов Пётр Иванович был награждён орденом Славы 1-й степени.
В Кимрах на доме, где жил Кириллов (улица Чапаева, 14), в 1973 году была установлена мемориальная доска с барельефом. В 2014 году силами ветеранов локальных войн из Кимрского отделения Всероссийской общественной организации «Боевое братство» на другой стороне дома была установлена новая мемориальная доска[8]; спустя некоторое время старая была уничтожена вандалами[4]. Ветеранская организация Савёловского машиностроительного завода потребовала от городской администрации разобраться с произошедшим[4].
В этом же городе в честь Кириллова названа улица. В кимрской гимназии № 2 имеется стенд, посвящённый герою.
Старая мемориальная доска на доме, где жил П. И. Кириллов в Кимрах (ныне не существует).
Новая мемориальная доска, установленная силами Всероссийской общественной организации «Боевое братство».
Кавалеры ордена Славы трёх степеней: Краткий биографический словарь / Пред. ред. коллегии Д. С. Сухоруков. — М.: Воениздат, 2000. — 703 с. — 10 000 экз. — ISBN 5-203-01883-9.
Кириллов Пётр Иванович // Память: коллективная летопись об участии в Великой Отечественной войне работников Савёловского производственного объединения «Прогресс» / Сост.: Г. Г. Курченко. — Кимры, 1992. — С. 29—31. — 72 с. — 3000 экз. — ISBN 5-85457-001-7.
Коркунов В. И., Коркунов В. В.Имена в истории кимрского края: Герои Советского Союза, полные кавалеры ордена Славы // Страницы кимрской истории. Книга вторая: краеведческие очерки. — Тверь: Марина, 2010. — С. 226—235. — 344 с. — ISBN 978-5-903728-26-8.