Родился 23 декабря 1969 года в Москве. Отец, Валентин Петрович, был журналистом, редактором документального кино. Мать, Ольга Ефимовна, научный сотрудник.

Получил два высших образования. Первое – на факультете русского языка и литературы Московского педагогического института им. Н.К. Крупской. Второе — на факультете журналистики МГУ им. М.В. Ломоносова.

Профессиональную журналистскую карьеру начал в 1992 году после окончания университета. С 1992 по 1996 работал на радиостанции «Эхо Москвы» — сначала спецкором, затем редактором службы информации.

В 1996-м перешел на телевидение. До 2002 года был ведущим информационной программы «Сегодня» на канале НТВ, затем перешел на Первый канал. Четыре года вел информационные программы «Новости» и «Время», затем — передачу «Доброе утро». Нередко и сам становился участником телешоу, таких как «Русский экстрим» и «Империя» (Первый канал). В это же время в паре с актрисой Ириной Апексимовой работал ведущим на радио СИТИ-FM.

С 2008 года по настоящее время Петр Марченко является ведущим итоговой информационно-аналитической программы «7» на телеканале «Эксперт-ТВ», ранее занимал пост руководителя дирекции информационных программ телеканала, а с февраля 2010 года стал генеральным продюсером телеканала «Эксперт-ТВ».