Пётр Леонидович Капица родился 8 июля (26 июня) 1894 года в Кронштадте, в семье военного инженера Леонида Петровича Капицы и его жены Ольги Иеронимовны, дочери петербургского военного топографа Иеронима Стебницкого. В 1905 году поступил в гимназию, но через год из-за плохой успеваемости по латыни перешёл в Кронштадтское реальное училище. По окончании училища в 1912 году поступил на электромеханический факультет Петербургского политехнического института. На таланты студента обратил внимание А. Ф. Иоффе и пригласил его на работу в своей лаборатории.
Первую мировую встретил в Шотландии, где изучал язык, через год добровольцем отправился на фронт, служил водителем на санитарном автомобиле, перевозил раненых.
После демобилизации в 1916 году вернулся в Петроград продолжать учёбу.
Зимой 1919—1920 года от испанки умерли его отец, сын, дочь и жена. После Капица вспоминал: «Когда я оглядываюсь назад и вижу всё мною пережитое, меня берёт страх и удивление — неужели же, в самом деле, я всё это мог перенести?».
Ещё до окончания института Иоффе приглашал Капицу на работу в Физико-технический отдел недавно созданного Рентгенологического и радиологического института (преобразованного в Физико-технический институт). Капица публиковал свои первые научные работы, начал преподавать в своём Политехническом институте.
В 1921 году Кустодиев написал один из известных портретов Капицы вместе с химиком Семёновым. По воспоминаниям дочери Кустодиева, Капица и Семёнов посещали их дом:
«П. Л. Капица бывал неоднократно на наших вечерах, участвовал в шарадах, шалил, веселился, показывал фокусы — „глотал“ ножи и вилки».
Хотели написать двойной портрет в Рентгеновском институте, где работали учёные, но не получилось, пришлась снабжать моделей символом их науки - рентгеновской трубкой.
В качестве гонорара за картину вручили художнику мешок пшена (или два пуда муки) и петуха — в то голодное время это была достойная цена.
Позднее Капица и Кустодиев подружились, учёный присылал художнику из Кембриджа масляные краски, а Кустодиев в 1920-х годах написал несколько портретов Капицы. Позже оба молодых учёных действительно стали академиками и Нобелевскими лауреатами.
Также Кустодиев изобразил Капицу и Семёнова на полотне «Праздник в честь открытия II конгресса Коминтерна 19 июля 1920 года. Демонстрация на площади Урицкого», изображающую сцену в Петрограде на фоне Зимнего дворца, а в толпе – Семёнов и Капица.
Благодаря содействию Иофее, Крылова и Максима Горького весной 1921 года Капица в составе комиссии Академии наук отправился в страны Западной Европы, устроился в Кавендишской лаборатории под начало Эрнеста Резерфорда, начал работать в Кембридже. Член Тринити-колледжа, в 1924–1932 гг. заместитель директора Кавендишской лаборатории, в 1934 г. стал директором специально построенной для него Лондонским королевским обществом в Кембридже лаборатории имени Л. Монда.
В Париже Пётр Леонидович познакомился с Анной Крыловой, дочерью академика Алексея Николаевича Крылова, в 1927 году они поженились, в браке родилось двое детей (Сергей Петрович Капица – будущий физик, просветитель, ведущий научно-популярной телепрограммы «Очевидное — невероятное»).
В 1934 г. Капица вернулся в Ленинград и вынужден был остаться здесь, ему сделали предложение от которого он не мог отказаться. Он переехал в Москву, семья оставалась в Ленинграде, в 1935 г. стал директором построенного по его проекту Института физических проблем АН СССР (ИФП, ныне имени П. Л. Капицы). В 1943 г. возглавил Главкислород, обеспечивал снабжение фронта жидким кислородом.
1946 г. из-за конфликта с Л. П. Берией был уволен из ИФП и жил на своей даче, где построил небольшую исследовательскую лабораторию. В 1955 г. вновь назначен директором ИФП.
Стал одним из основателей Московского физико-технического института, был профессор этого института.
Был универсальным физиком, изучал магнетизм, низкие температуры, газовые разряды и плазму, ядерную физику, элементарные частицы. В 1920 г. вместе с Н. Н. Семёновым предложил метод определения магнитных моментов атомов в атомном пучке. В 1924 г. создал установку, в которой получал поля с магнитной индукцией до 320 Тл. В 1928 г. обнаружил в сильных магнитных полях линейную зависимость электрического сопротивления ряда металлов от напряжённости магнитного поля (закон Капицы). В 1939 г. предложил новый метод ожижения воздуха (Сталинская премия, 1941); в 1938 г. открыл явление сверхтекучести жидкого гелия (Сталинская премия, 1943). В 1947 г. создал теорию взаимодействия морских волн с ветром. В 1955 г. предложил гипотезу о природе шаровой молнии как о стационарном СВЧ-разряде в атмосфере. В 1950–1955 гг. разработал СВЧ-генераторы – планотрон и ниготрон. С 1955 г. главный редактор «Журнала экспериментальной и теоретической физики».
Лауреат Нобелевской премии по физике «за фундаментальные изобретения и открытия в области физики низких температур» (1978), лауреат Сталинской премии 1-й степени (1941, 1943), 6 орденов Ленина, обладатель многих научных наград умер 8 апреля 1984 года в Москве.
В 1994 г. учреждена Золотая медаль имени П. Л. Капицы, присуждаемая за работы в области физики.
В 1990-х годах были установлены мемориальные таблички - в Петербурге на фасаде Политехнического университета и в Кронштадте на фасаде школы 425:
«В этом здании, в бывшем реальном училище, в 1907-1912 годах учился Петр Леонидович Капица…»
О великих русских ученых турфирма Эклектика рассказывает в ходе экскурсий «Петербургский Кембридж», «Кронштадт - история в лицах», а о работах Кустодиева – во время тура «Тарусские страницы».
