Роден е на 20 януари 1989 г. в Пловдив. Актьорската му кариера започва през 1906 г. в трупата „Съвременен театър“ на Матей Икономов. Завършва Московския художествен театър, специалност „Актьорско майсторство“ /1908-1910/ и след завръщането си в България гастролира във Видин, където през същата 1910 г. създава „Общодостъпен театър“. От следващата година е в трупата на Народиния театър /1911-1956 г. с прекъсвания/. Изявява се като актьор, режисьор и директор в Хасково, Варна, Плевен, Скопие и София.

Петко Атанасов създава над 200 знакови образа на българската театрална сцена – Репетилов в „От ума си тегли“ на А.Грибоедов, Бобчински в „Ревизор“ от Н.Гогол, Цвийович в „Д-р“ от Б. Нушич, Масларски в „Милионерът“ от Й.Йовков, Питър Тизъл в „Училище за сплетни“ от Ричард Шеридан и много други.

От 1940 г. до 1955 г. участва в 6 български филма – „Те победиха“, „Българи от старо време“ /дядо Либен/, „Отново в живота“, „Бойка“, „Под игото“/хаджи Смион/ и „Това се случи на улицата“.

Режисира десетки пиеси в провинциалните театри. Превежда пиеси от руски и френски език. Автор е на сборника „Васил Кирков“ и съставител на книгата „Еврейски анекдоти“. Член е на редколегиите на сп. „Актьор“ /1923-25/, в. „Български артист“ /1929-32/ и сп. „Български театър“ /1936-37/.

През периода 1930-31 г. е секретар на Съюза на артистите, а по-късно и председател на Съюза на артистите и театралните работници.

Петко Мавродиев Атанасов е носител на Димитровски награди за 1950 и 1951 г.

За живота и творчеството му излиза монографията „Петко Атанасов“ /1979/ на Донка Първанова.

Умира на 7 март 1956 г. в София.