En 1854, Vannovski fut élevé au grade de capitaine et reçut le commandement d'un bataillon du régiment Zamovsky. Lors de la prise de Silistrie, il se comporta héroïquement, à cette occasion il fut décoré de l'Ordre de Saint-Vladimir.
En 1876, Piotr Semionovitch Vannovski fut placé à la tête du 12ecorps et à la tête de ses hommes, il traversa le fleuve Pruth à Ungheni le . Le , il traversa le Danube à Sminitza. Le , il remplit les fonctions de chef d'état-major par intérim de l'Armée de Lom. Pour sa vaillance au combat lors de la bataille de Trestenik (), Alexandre II le décora de l'Ordre de Saint-Georges (troisième classe).
Le , Vannovski se vit confier le commandement du corps d'armée d'Orient, cette même année, Alexandre II l'éleva au grade de général et le nomma comme aide de camp du tsar. Le , il fut admis à l'état-major-général, mais conserva ses fonctions de commandant du 12e corps.
Le , Piotr Semionovitch Vannovski fut nommé ministre de la Guerre, il conserva cette fonction jusqu'au 1er janvier1898.
En 1899, il dirige la commission dite Vannovski chargé d'examiner les causes du mouvement de révolte étudiante du -1er mars. Bien que celle-ci préconise des mesures d'apaisement et notamment le retour aux statuts universitaires plus libéraux de 1863, le gouvernement tsariste de Nicolas II préfère recourir aux mesures punitives. Le , le général Vannovski fut ministre de l'Instruction publique après l'assassinat de son prédécesseur Nikolaï Bogolepov, il conserva cette fonction jusqu'au , date à laquelle il fut remercié pour n'avoir pas pu ramener le calme dans les Universités[1].
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