Pietro G. Beltrami ha studiato alla Scuola Normale Superiore e alla Facoltà di Lettere e Filosofia di Pisa (1969-1973).
Da novembre 1973 a marzo 1974 allievo del corso di perfezionamento della Scuola Normale Superiore, posto lasciato il 1o aprile 1974 per quello di assistente incaricato di filologia romanza alla Facoltà di Lettere e Filosofia di Pisa, poi, dal 1o gennaio 1975, di assegnista nella Facoltà di Lingue e Letterature straniere di Pisa.
Dal 16 marzo 1976 al 30 marzo 1983 assistente ordinario di filologia romanza nella Facoltà di Lettere e Filosofia di Pisa. Professore incaricato interno di filologia romanza nella Facoltà di Magistero di Parma dallanno accademico 1978-79 al 1982-83.
Dal 31 marzo 1983 al 31 ottobre 1990 professore associato confermato di filologia romanza nella Facoltà di Lettere e Filosofia di Pisa.
Professore straordinario di filologia romanza nella Facoltà di Lettere e Filosofia dellUniversità della Basilicata (Potenza) dal 1o novembre 1990, per lanno accademico 1990-91; professore straordinario, poi ordinario, di filologia romanza nella Facoltà di Lettere e Filosofia di Siena dallanno accademico 1991-92 al 1995-96 (vicepreside della Facoltà nel 1995-96); professore ordinario di filologia romanza nella Facoltà di Lettere e Filosofia di Pisa dallanno accademico 1996-97.
Direttore dellOpera del Vocabolario Italiano (Firenze), Centro di studi, poi Istituto del Consiglio Nazionale delle Ricerche, dal 15 settembre 1992 al 15 settembre 2013 (fino al 15 settembre 2008 in contemporaneo adempimento dei compiti di professore universitario, dal 16 settembre 2008 in aspettativa dallUniversità). In tale posizione, direttore del Tesoro della Lingua Italiana delle Origini e della rivista «Bollettino dellOpera del Vocabolario Italiano».
Responsabile di unità locale (Università di Pisa) dei progetti PRIN 1997 «Ricerche linguistiche sullItaliano Antico» (Università di Padova, prof. L. Renzi), PRIN 1999 «Grammatica e Lessico dellItaliano Antico» (Università di Padova, prof. L. Renzi), PRIN 2004 «Biblioteca e strumenti della lirica romanza dalle origini al XIV secolo» (Università di Roma La Sapienza, prof. R. Antonelli).
Coordinatore del progetto FIRB 2007 «Il Vocabolario Storico Italiano - Tesoro della Lingua Italiana delle Origini per gli studi sullitaliano nel mondo ecc.» (RBNE07M7PY).
Socio corrispondente dellAccademia della Crusca dal 20 novembre 1997, socio ordinario dal 2 luglio 2003.
Membro dello Stearing Committee (2002-2003), del Comitato esecutivo (2003-2006) e Vicepresidente (2004-2006) della Federazione Europea delle Istituzioni Linguistiche Nazionali (EFNIL European Federation of National Institutions for Language).
Membro della Commissione preposta allEdizione nazionale degli Antichi volgarizzamenti dei testi latini nei volgari italiani dal 2003.
Membro del Comitato scientifico della Fondazione Ezio Franceschini (Firenze) dal 2010.
Membro della direzione della «Rivista di letteratura italiana» dal 1990 al 1997; della «Nuova rivista di letteratura italiana» dal 1998; della rivista «Studi mediolatini e volgari» dal 2008; della rivista online «Lecturae tropatorum» dal 2008.
Socio della Società Italiana di Filologia Romanza (segretario dal 9 giugno 1990 al 20 ottobre 1994), della Società Italiana di Glottologia, della Associazione degli Storici della Lingua Italiana, della Société Internationale de Linguistique Romane, della Société Internationale Arthurienne, della Société Rencesvals.
Campi di ricerca praticati nellarco della carriera: metrica italiana (dalle origini ai giorni nostri) e romanza (medievale); Dante; Brunetto Latini; i trovatori provenzali e galego-portoghesi (problemi di edizione critica e di storia letteraria); il romanzo francese del secolo XII (Chrétien de Troyes); il Roman de la Rose; teoria delledizione critica; lessicografia italiana (con particolare riguardo allitaliano antico).