Петко Стайнов изживява ранните си детски години в Казналък, заедно с двамата си по-малки братя Захари и Стоян и най-малката сестра Пенка. Летата прекарва в чифлика на дядо си в с. Овощник.

На 11-годишна възраст загубва напълно зрението си, вследствие нараняване на едното око, довело до влошаване и на другото. Постъпва в новооткрития през 1905 г. Институт за слепи в София. Учи флейта в Института при Димитър Хаджигеоргиев и Никола Стефанов, - цигулка при Швертнер и хармония при Краус, започва да учи пиано при Мила Бъчварова. Учи пиано и при Андрей Стоянов и участва дейно в хора и оркестъра на Института под ръководството на Михаил Шекерджиев и Никола Стефанов.

През 1915 г. завършва Института за слепи в София, където музикалната му дарба се проявява за първи път.

През 1920 г. заминава за Германия и в продължение на една година посещава частен музикален лицей в Брауншвайг.

През 1923 г. завършва Дрезденската консерватория с две специалности: композиция и пиано.

Завръща се в Казанлък през 1924 г. и създава първата си значителна творба - симфоничната сюита Тракийски танци в три части (1925), впоследствие допълнена с още една част - "Мечкарско" (1926). От следващата година се мести да живее в София и започва да преподава пиано в Института за слепи.

Петко Стайнов води широка музикално-обществена дейност като председател на Съюза на народните хорове в България (Български певчески съюз) и на Дружеството на българските композитори "Съвременна музика" (1933 - 1944). В периода 1941-1944 е директор на Народната опера.

Избран е за редовен член (академик) на БАН през 1941 г., а от 1948 г. ръководи новосъздадения Институт за музика с музей при БАН (по-късно Институт за музикознание). Тази длъжност той заема до смъртта си. През 1969 г. е удостоен със званието "Почетен гражданин на Стара Загора" по повод 20 години от създаване на Детския представителен хор.