Родился 18 июня 1908 года в селе Сорокино Старооскольского района Белгородской области в крестьянской семье. Образование начальное. Работал в домашнем хозяйстве, затем – бригадиром в колхозе.
20 августа 1941 года был призван в Красную Армию. Воевал на Юго-Западном, Воронежском, Степном, 2-ом Украинском и 1-м Белорусском фронтах. Принимал участие в обороне Сталинграда, Острогожско-Россошанской и Харьковской наступательных операциях, в Курской битве, освобождении Левобережной Украины, дважды был ранен. Первую награду медаль «За отвагу» получил зимой 1943 года за освобождение городов Коротояк и Люботин. Командир полка в наградном листе отмечал: «гвардии старший сержант Болтенков в районе города Коротояк лично сам, под огнём противника, обеспечил переправу (через реку Дон) на понтонных лодках. При наступлении наших частей в районе города Люботин он разминировал минные поля противника, этим самым обеспечил продвижение наших частей».
Гвардии старший сержант Пётр Болтенков особо отличился при форсировании Днепра. 30 сентября 1943 года в районе села Келеберда в Полтавской области, командуя саперным взводом, по собственной инициативе организовал инженерную разведку, в трудных условиях боевой обстановки изучил пути подхода и переправу через реку. Под вражеским артиллерийским, минометным и пулеметным огнем изготовил из подручных средств двадцать плотов и доставил две лодки. Батальоны с приданной артиллерией в течение ночи без потерь были переправлены на правый берег реки. Прибыв на плацдарм, взвод гвардейцев Петра Болтенкова обнаружил минное поле. Сапёры за один час обезвредили 630 мин. Когда немцы обнаружили группу Болтенкова и обошли ее с флангов, командир организовал отражение атаки противника и удержал свой участок плацдарма до подхода подкрепления.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 февраля 1944 года за образцовое выполнение боевых заданий командования при форсировании реки Днепр, развитие боевых успехов на правом берегу реки и проявленные при этом мужество и отвагу гвардии старшему сержанту Болтенкову Петру Михайловичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».
В дальнейшем он принимал участие в Корсунь-Шевченковской, Уманско-Ботошанской, Ясско-Кишиневской, Варшавско-Познанской и Берлинской наступательных операциях, советско-японской войне.
После окончания курсов младших лейтенантов П.М.Болтенков был назначен командиром взвода 31-го отдельного гвардейского саперного батальона 9-го гвардейского механизированного корпуса. Летом 1945 года корпус был передислоцирован на территорию Монголии и вошел в состав Забайкальского фронта, которому предстояло участвовать в разгроме Квантунской армии. В августе 1945 года с началом боевых действий саперы Петра Болтенкова принимали участие в строительстве мостов через реки Синьхэ и Ляохэ, строили переправы в районе Мукдена, тем самым обеспечивали успешное продвижение частей своего корпуса. Приказом командира корпуса П.М.Болтенков был награжден орденом Отечественной войны 1-й степени.
В мае 1946 года лейтенант П.М.Болтенков был демобилизован. Вернулся в родное село. Работал председателем колхоза. Скончался 18 февраля 1986 года. Похоронен в селе Сорокино.
Награжден двумя орденами Отечественной войны 1-й степени, медалями.
Бюст Героя Советского Союза Петра Михайловича Болтенкова установлен на площади Победы в городе Старый Оскол. Мемориальная доска герою установлена на здании общеобразовательной Сорокинской школы.