Родился будущий кинорежиссер 26 августа 1925 года в Бобринце Кировоградской области. Когда началась война, Петру было 16 лет. Призван в армию в апреле 1943 года, попал в Саратовское военное пехотное училище. Закончил его через год, и, получив погоны лейтенанта, отправился на фронт. С 15 сентября 1944 года Пётр Тодоровский - командир миномётного взвода 2-го стрелкового батальона 93-го стрелкового полка 76-й стрелковой дивизии. В этой дивизии воевал до самой Победы. Петр Ефимович принимал участие в боях за польскую столицу, в Варшавско-Познанской и Восточно-Померанской операциях, участвовал в боях за Берлин, закончил войну на Эльбе. Был контужен и легко ранен в марте 1945 года. Награждён орденом Отечественной войны II степени (март 1945), орденом Отечественной войны I степени (май 1945), медалями: «За освобождение Варшавы», «За взятие Берлина», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».

После войны служил в военном гарнизоне под Костромой. После увольнения в запас работал на заводе стеклотары, брал уроки рисования и одновременно окончил десятый класс. В 1949 году поступил на операторский факультет ВГИКа (мастерская Б. И. Волчека). По окончании в 1954 году работал на Кишинёвской киностудии хроникальных и документальных фильмов, снимал для киножурнала «Советская Молдавия», в игровом кино дебютировал фильмом «Молдавские напевы» (1955). С 1955 года около десяти лет работал на Одесской киностудии. Затем — на «Мосфильме». В качестве актёра снялся в фильмах «Был месяц май» (1970), «Трясина» (1977). Композитор и автор песен к ряду фильмов. Импровизатор и аккомпаниатор игры на русской семиструнной гитаре. Аккомпанировал Владимиру Высоцкому при записях его песен. Был художественным руководителем картины «Есть у меня друг» (1974). В 2002—2007 годах совместно с Н. Б. Рязанцевой вёл режиссёрские мастерские на Высших курсах сценаристов и режиссеров.

Фильмография Петра Ефимовича насчитывает 19 кинолент, к большинству из них он написал сценарии, а некоторым и музыку. О чем бы ни рассказывал Тодоровский в своих картинах, его истории всегда отличала лирическая, душевная интонация, мягкий юмор и безграничная любовь и милосердие к людям. Из жизни на экран пришли истории о сломанных судьбах его поколения - "Верность" (1965), о фронтовой горькой любви - "Военно-полевой роман" (1983), о том, как люди и на войне остаются людьми, где вчерашние враги оборачивались союзниками в общей борьбе за выживание - "В созвездии Быка". Самую страшную правду о войне мастер копил в себе очень долго - и рискнул поделиться ею в фильме "Риорита" (2008), где главный герой – провокатор - вертухай, а освобождение Германии от фашистов выглядит без парадного лоска. Его герои покоряют практически с первого кадра, становятся чуть ли не родными и не отпускают даже после финальных титров. Всей душой переживаешь за молодую влюбленную пару из «Городского романса» (1971), восхищаешься силой и слабостью Маргариты из «Любимой женщины механика Гаврилова» (1981), невозможно спокойно наблюдать за жизненными перипетиями персонажей картины «Анкор, еще анкор!» (1992).

Скончался Петр Тодоровский 24 мая 2013 года в Москве на 88-м году жизни. Похоронен на Новодевичьем кладбище.