Александър Стамболийски го нарича „присадка към земеделско стъбло”, защото въпреки че заема дипломатически постове Петко Д. Петков става член на БЗНС едва през 1923 година. Когато Коста Тодоров му предлага да го запознае с Ал. Стамболийски, той отказва с думите: „Да е в опозиция - веднага бих отишъл при него, да се борим рамо до рамо... Но сега - не!” Не се стреми към власт, отвратен е от старите партии след Първата световна война, отказва да влезе в Народнолибералната партия, въпреки че баща му е министър-председателят Димитър Петков.
Роден в София. Син е на Димитър Петков и Екатерина Ризова, сестрата на Димитър Ризов. Брат му Никола Петков също е видна политическа фигура.
Петко Д. Петков е привърженик на БЗНС още преди управлението на Стамболийски, но официално става член на Съюза едва през 1923. От юли 1920 е на дипломатическа служба в Париж. През 1922 участва в конференцията в Генуа заедно със Стамболийски. От края на 1922 г. е директор на Политическия отдел на Министерство на външните работи.
По време на Деветоюнския преврат е арестуван. След освобождаването му през юли 1923 се заема с възстановяването на местните организации на БЗНС. През август същата година приема предложението на ЦК на БКП за единен фронт срещу режима на Александър Цанков. Под негова редакция излиза първият брой на органа на Единния фронт вестник „Защита“ (по-късно преименуван на „Народна защита“).
След разгрома на Септемврийското въстание оглавява левицата на БЗНС. През ноември 1923 е избран за народен представител с листата на Единния фронт. От парламентарната трибуна разобличава репресиите на режима на Сговора. Застрелян на улицата от правителствен агент на име Каркалашев. Убиецът е заловен от полицията на местопрестъплението, но след като се легитимира със служебна карта на Обществена безопасност, е незабавно освободен.
