Учился в Омском кадетском корпусе, затем в Курганской гимназии (в связи с переездом семьи в
г. Курган). Окончил Омский медицинский институт (1927) и остался  работать в институте на кафедре патологической физиологии. С 1934 г. – ассистент, затем доцент 1-го Московского медицинского института.  Заведующий кафедрой патологической физиологии 1-го Московского медицинского института (1941-1952). Профессор (1939). С 1950 г. работал в Институте биофизики Министерства здравоохранения СССР, директор института (1962-1968). Одновременно заведовал кафедрой патофизиологии Центрального института усовершенствования врачей (1953-1960), Академик АМН СССР (1962). Председатель правления Всесоюзного общества патофизиологов (1956-1961). Основатель советской школы патофизиологов. Основные работы посвящены изучению обменных процессов в головном мозге, патогенезу лучевых поражений, роли стероидных гормонов коры надпочечников и гормонов гипофиза в патологии, разработал принципы лечения острых лучевых поражений, установил изменения крови в разных стадиях «стресс-реакции». Автор более 150 научных работ, в том числе: «Значение головного мозга в холестериновом обмене» (М., 1940), «Патологическая физиология лучевых поражений» в книге «Радиационная медицина» (М., 1968), в соавторстве подготовлены издания «Роль АКТГ и кортикостероидов в патологии» (М., 1968), «Стресс и система крови (М., 1983) и др. Лауреат Ленинской премия (1963) за исследования в области радиационной медицины. Лауреат Государственной премии СССР (1987). Награжден 3 орденами Ленина, орденом Трудового Красного Знамени, Орденом Октябрьской революции, орденом «Знак Почета», медалями.

Библиогр.: Пономарь Е. К. Горизонтов Петр Дмитриевич // БСЭ. – 3-е изд. –
М. 1972. – Т. 7. – С. 82; Мороз Б. Б. Горизонтов Петр Дмитриевич // Большая медицинская энциклопедия. – Изд. 3-е. – М., 1977. – Т. 6. – С. 339: портр.; Таскаев И. И. [Горизонтов Петр Дмитриевич] // У истоков здоровья Сибири / И. И. Таскаев. – Омск, 1997. – С. 135-136; Горизонтов Петр Дмитриевич // Энциклопедия Омской области. – Омск, 2010. – Т. 1. – С. 270. Кузьмин А. Гимназическая весна академика Горизонтова [Электронный ресурс] // Зауральская генеалогия. – Режим доступа:  http://www.kurgangen.org/local-finding/Persons/Gorizontov/. – 5.11.2011.