С 1904 по 1906 годы он учился на историческом факультете Харьковского университета. В 1906 году был исключён за революционную деятельность, с 1906 по 1912 годы учился на физико-математическом факультете (отдел естествознания, специальность — доисторическая археология) Петербургского университета, по окончании которого был оставлен там для подготовки к профессорскому званию.
Пётр интересовался археологией, историей и этнографией. Принимал участие в Харьковском (1902) и Екатеринославском (1905) археологических съездах. Тогда же написал свои первые научные работы. В 1906 году за подготовку указателя дат из истории, археологии и этнографии Харьковской губернии (совместно с А. С. Федоровским) был удостоен премии имени А. А. Потебни. Осуществил двухгодичное (1913—1915) кругосветное путешествие, посетил научные центры и музеи Западной и Южной Европы, Юго-Западной Африки, Южной Азии, Китая и Японии. В 1915 году избран членом Русских географического, антропологического и археологического обществ. В 1915—1923 годах — научный сотрудник Исторического Музея в Москве.
Археологические исследования Пётр Петрович проводил на реках Оскол и Северский Донец под Воронежем (1926—1927), в Средне-Волжской экспедиции (1927—1928), в Татарстане (Ананьевская культура, 1943), возглавлял многолетнюю экспедицию «Великий Киев». Пётр Ефименко создал одну из типологий первобытных обществ.
Основные работы
Автор свыше 80 научных публикаций.
Книги
Значение женщины в ориньякскую эпоху. — Л.: ОГИЗ, 1931. — 73 с. — (Известия ГАИМК. — Т. XI, вып. 3-4).
Дородовое общество: очерки по истории первобытно-коммунистического общества. — М.—Л.: Соцэкгиз, 1934. — 532 с. — (Известия ГАИМК. — Вып. 79).
Первобытное общество: очерки по истории палеолитического времени / отв. ред. М. В. Левченко. — 2-е изд., доп. и перераб. — Л.: Соцэкгиз, 1938. — 636 с.
Первобытное общество: очерки по истории палеолитического времени / отв. ред. А. К. Касименко. — 3-е изд., перераб. и доп. — Киев: Изд-во АН УССР, 1953. — 664 с.
Ефименко П. П., Третьяков П. Н. Древнерусские поселения на Дону / отв. ред. Б. Д. Греков. — М.—Л.: Изд-во АН СССР, 1948. — 128 с. — (Материалы и исследования по археологии СССР. — № 8).
Находки остатков мустьерского времени на р. Деркул // Палеолит СССР: материалы по истории дородового общества / отв. ред. Ф. В. Кипарисов. — М.—Л.: Соцэкгиз, 1935. — С. 13—25.
Ефименко П. П., Береговая Н. А. Палеолитические местонахождения СССР // Палеолит и неолит СССР / под ред. П. П. Ефименко. — М.—Л.: Изд-во АН СССР, 1941. — С. 254—290.
Сел. Костенки // Археологические исследования в РСФСР 1934—1936 гг.: краткие отчеты и сведения / под ред. В. В. Гольмстен. — М.—Л.: Изд-во АН СССР, 1941. — С. 154—156.
Ефименко П. П., Третьяков П. Н. Абашевская культура в Поволжье // Абашевская культура в Среднем Поволжье / отв. ред. Н. Я. Мерперт. — М.: Изд-во АН СССР, 1961. — С. 43—110.
Гаврилов К. Н., Кузьминых С. В., Тихонов И. Л. Ефименко Пётр Петрович // Большая российская энциклопедия. — Т. 9. М.: Автономная некоммерческая организация «Национальный научно-образовательный центр „Большая российская энциклопедия“», 2007. — С. 712—713.
Тихонов И. Л.Ф. К. Волков в Санкт-Петербурге // Археологія і давня історія України. — Київ: ІА НАН України, 2012. — Вип. 9. — С. 302—309.
Хлопачев Г. А. Музей антропологии и этнографии — крупнейший собиратель древностей каменного века: история и особенности формирования коллекционного фонда // Верхний палеолит: образы, символы, знаки: Каталог предметов искусства малых форм и уникальных находок Верхнего палеолита из археологического собрания МАЭ РАH / Отв. ред. Хлопачев Г. А. — СПб.: Экстрапринт, 2016.- С. 12-21.