Суходольский Пётр Александрович родился 1 мая 1835 в селе Владимирское Калужской губернии. Из дворянской семьи. Учился в Санкт-Петербургском университете, затем — в ИАХ (1856–1864, с перерывом) в классе пейзажной живописи у С.М. Воробьева.
В 1859 за пейзаж «Буря в Калужской губернии» был награжден малой серебряной медалью, в 1860 за картину «Зимнее утро» — большой серебряной медалью, в 1861 за виды окрестностей Петербурга — малой золотой медалью. В 1863 на год уехал за границу, жил в Берлине и Париже. В 1864 за картину «Деревня Желны в Калужской губернии Мосальского уезда» получил большую золотую медаль, звание классного художника 1-й степени и право пенсионерской поездки за границу сроком на шесть лет.
В 1865 получил разрешение Совета ИАХ провести первые три года пенсионерства в России. Путешествовал по Московской, Калужской, Тверской, Смоленской, Харьковской, Курской, Могилевской губерниям. В 1870 был лишен пенсионерского содержания как поступивший на службу в уездное земское собрание.
Жил на станции Александровский хутор Мосальского уезда Калужской губернии; избирался мировым посредником, занимал должности председателя уездной управы и губернского секретаря.
В 1877 вернулся в Петербург и возобновил занятия живописью; работал в мастерской, предоставленной ИАХ. Писал пейзажи, батальные картины; выполнял портретные зарисовки, рисунки на темы народного быта. В своем творчестве выступал продолжателем академических традиций. В 1878 за картину «Весенний разлив Оки» был удостоен звания академика. В 1882 в числе других художников получил заказ от императора Александра II на серию картин о Русско-турецкой войне (1877–1878); с целью работы над натурными этюдами в 1885 совершил поездку в Болгарию. В 1888–1894 как иллюстратор сотрудничал в журналах «Нива» и «Гусляр». В 1890-е обратился к морскому пейзажу. Побывал в Финляндии и Норвегии.
С 1859 — участник выставок. Экспонировал работы на выставках в залах ИАХ (1859–1891, с перерывами), Общества выставок художественных произведений (1879), Московского общества любителей художеств (1866–1881, с перерывами), Общества поощрения художников (1864), Всемирных выставках в Париже (1867), Вене (1873), международных художественных выставках в Мюнхене (1869), Берлине (1886), Всероссийской промышленно-художественной выставке в Москве (1882).
Скончался Пётр Александрович 7 января 1903 г. в Санкт-Петербурге.
Произведения Суходольского находятся в ряде музейных собраний, в том числе в Государственной Третьяковской галерее, Государственном Русском музее и других.