Пётр Фёдорович Желтухин родился 4 сентября 1778 года. Его семье - потомки старинного дворянского рода. Как было модно в то время, обучался на дому, а в семилетнем возрасте был записан в лейб-гвардии Измайловский полк. Произведен в прапорщики в 1797 году. Боевое крещение прошло в 1805 году во время кампании против Франции. Пётр Федорович, уже в чине капитана, участвовал в сражение под Аустерлицем. За отличие в битве был награжден золотою шпагою с надписью «за храбрость». В 1806 получил повышение, приняв чин полковника. Принимал участие в русско-прусско-французской войне 1806-1807 года, а так же в Русско-Шведской войне 1808-1809 года. 2 июля 1809 года переведен в переведён в Лейб-гренадерский полк старшим полковником.
Отечественная война 1812 года и Заграничный поход
5 февраля 1812 назначен командиром 1-й бригады 1-й гренадерской дивизии 3-го пехотного корпуса 1-й Западной армии, сражался с французами при Смоленске, Бородине, Тарутине, Малоярославце и Красном. За битву под Красным удостоен удостоен ордена Святого Георгия 3-го класса. За Бородинское дело произведен в генерал-майоры. За отличие в кампанию 1812 года возглавляемый им лейб-Гренадерский полк 13 апреля 1813 получил георгиевские знамена, с надписью — «За отличие при поражении и изгнании неприятеля из пределов России, 1812 года», права и преимущество новой гвардии, с переименованием в лейб-гвардии Гренадерский полк.
С 15 мая 1813 назначен командующим 2-й бригады 2-й гв. пех. дивизии. В кампанию 1813 успешно действовал под Баутценом и Лейпцигом. Во время Плейсвицкого перемирия с бригадой стоял в окрестностях Райхенбаха, в Силезии. По окончании перемирия сражался под Дрезденом, Диппольдисвальдом, Кульмом и в Битве народов. В 1814 участвовал в битве за Париж. За заслуги в заграничная кампании удостоен второй золотой шпагой с надписью «за храбрость», украшенной алмазами, орден святой Анны 1 степени, той же степени с алмазными украшениями и прусский Красного Орла 2 степени.
После окончания Отечественной войны Желтухин с 6 июля 1817 назначен командиром лейб-гвардии Гренадерского полка, c оставлением прежней должности. 18 апреля 1819 назначен командиром 1-й бригады 2-й гвардейской пехотной дивизии, затем, с 1 декабря 1821 — начальником штаба Гвардейского корпуса.
24 декабря 1824 Пётр Фёдорович Желтухин был уволен из армии по собственному желанию по состоянию здоровья.
Административная деятельность
Еще в армии Пётр Фёдорович зарекомендовал себя, как хорошего управленца. Четкое соблюдение правил и выполнение приказов - обязанности, которые генерал внушал своим подчиненным.
В 1826 году ему поручено произвести ревизию Казанского университета, которая продлилась месяц. Итогом работы стала жесткая критика системы борьбы «с духом вольнодумства и лжемудрия» Магницкого. После долгих споров, комиссия приняла доводы Желтухина, Магницкий был отстранен от должности. Это был фурор Пётр Фёдорович - начало новой страницы его истории.
С тех пор как в 1812 году генерал Милорадович убыл формировать корпус, должность военного губернатора Киева оставалась вакантной 15 лет. 12 января 1827 года Желтухин снова поступил на службу и зачислен в свиту Его Императорского Величества, а 28 января 1827 года был назначен Киевским военным губернатором. После потрясений 1825 году городу нужен был строгий и грамотный губернатор. За короткое время генерал навел порядок, провел ряд административных, налоговых и судебных преобразований. Ликвидировал Магдебургского право, чем укрепил власть короны в регионе и уменьшил нефиксируемые растраты бюджета. По опыту Киевского управления написал работу «Проект положения об улучшении губернского правления», который был принят Николаем I в 1828 году. Желтухину объявлена благодарность. 21 января 1829 назначен полномочным председателем диванов княжеств Молдавии и Валахии перед принятием в них Органического регламента.
Во время турецкой кампании (1828–29 гг.) – проявил неусыпную деятельность по устройству мостов и переправ, а также по доставлению для армии продовольствия и снарядов.
В этом же году Желтухин подвергся лихорадке, перешедшей в горячку. 11 октября 1829 года генерал-лейтенанта Пётра Фёдоровича Желтухина не стало. Похоронен в церкви в Бухаресте, в 1830 перезахоронен на кладбище Кизического монастыря близ Казани.