Cоветский физик, академик (с 1936 г.). Родился в Кронштадте. Окончил Петроградский политехнический институт (1918 г.) и остался работать на кафедре у А. Ф. Иоффе. В 1921 г. был направлен в научную командировку в Англию, где работал в Кавендишской лаборатории, возглавляемой Э. Резерфордом. В 1924-1932 гг. был помощником директора Кавендишской лаборатории, а в 1930-1934 гг.- директором лаборатории Монда при Королевском обществе и профессором (в 1929 г. был избран членом Лондонского королевского общества). После возвращения в СССР (1935 г.) организовал физических проблем, директором которого является и поныне. В 1939-1946 гг.- профессор Московского университета, с 1946 г.-профессор Московского физико-технического института.

Научные работы посвящены ядерной физике, физике и технике сверхсильных магнитных полей, физике и технике низких температур, физике квантовых жидкостей, электронике больших мощностей, физике высокотемпературной плазмы. В 1922 г. совместно с Н. Н. Семеновым предложил метод определения магнитного момента атома, реализованный в дальнейшем в известных исследованиях О. Штерна и В. Герлаха. Вместе с Д. В. Скобельцыным первый поместил в 1923 г. камеру Вильсона в сильное магнитное поле и наблюдал искривление треков альфа-частиц.

В 1924 г. предложил новый метод получения импульсных сверхсильных магнитных полей (напряженностью до 500 ООО эрстед). Получив рекордные значения магнитного поля, Капица изучал его влияние на различные физические свойства вещества. Установил в 1929 г. закон линейного возрастания электрического сопротивления ряда металлов от напряженности магнитного поля (закон Капицы). При помощи методики сверхсильных импульсных магнитных полей также исследовал магнитные свойства металлов.

Исследования Капицы в этой области тесно связаны с проблемой получения сверхнизких температур, с техникой сжижения гелия и водорода. Создал новые методы сжижения водорода и гелия, сконструировал новые типы сжижителей (поршневые, детандерные и турбодетандерные установки). Турбодетандер Капицы заставил пересмотреть принципы создания холодильных циклов, используемых для сжижения и разделения газов, что существенно изменило развитие мировой техники получения больших количеств кислорода. Так, Капица по-новому подошел к проблеме сжижения воздуха, применив радиальный турбодетандер с к. п. д. 80-85%. В 1945 г. за успешную разработку нового турбинного метода получения кислорода и создание мощной установки для производства жидкого кислорода Капице было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

Разработав технику получения жидкого гелия, Капица изучил его свойства. В ряде своих экспериментов он показал, что при температуре ниже критической (2,19° К) вязкость гелия становится чрезвычайно малой (открытие сверхтекучести жидкого гелия), и обстоятельно изучил свойства жидкого гелия в этом новом состоянии, в частности показал, что жидкий гелий состоит из двух компонент - сверхтекучей и нормальной. Эти исследования Капицы стимулировали развитие квантовой теории жидкого гелия, разработанной Л. Д. Ландау. Наблюдал в 1941 г. на границе «твердое тело - жидкий гелий» - скачок температуры (температурный скачок Капицы).

В послевоенный период внимание Капицы привлекает электроника больших мощностей. Он развил общую теорию электронных приборов магнетронного типа и создал магнетронные генераторы непрерывного действия - планотрон и ниготрон. Он также выдвинул гипотезу о природе шаровой молнии. В последние годы вместе с сотрудниками сделал важное открытие в области физики плазмы, экспериментально обнаружив образование высокотемпературной плазмы в высокочастотном разряде.         Капица оказал большое влияние на развитие методов экспериментальной физики, он является автором целого ряда оригинальных экспериментальных методик и способов измерений физических величин.

Дважды Герой Социалистического Труда (1945, 1974 гг.), дважды лауреат Государственной премии СССР.

Член многих зарубежных академий наук и научных обществ.