Сначала юноша учился в Классах живописи и рисования Ф. Е. Бурова, затем, в 1895–1897 годах — в Центральном училище технического рисования барона Штиглица в Петербурге. Но живопись больше привлекала молодого художника, и он перешел в Московское училище живописи, ваяния и зодчества, где его учителем стал В. А. Серов. В 1901 году Петров-Водкин уехал в Мюнхен, в художественную школу А. Ашбе. Через год он вернулся в Москву и продолжил обучение в училище.
Становление молодого художника пришлось на время перемен в европейском и русском искусстве. Наряду с критическим реализмом, развивалось много совершенно новых направлений, представители которых обращались к символике, к стилизации искусства прошлых столетий. Значительное влияние на раннее творчество Петрова-Водкина оказали художники «Мира искусства», а также символисты (П. Пюви де Шаванн, Ф. фон Штук, А. Бёклин).
К. С. Петров-Водкин. «Микула Селянинович». Эскиз декоративного панно, 1918
К. С. Петров-Водкин. «1918 год в Петрограде» («Петроградская мадонна»), 1920, Третьяковская галерея, Москва
Огромное впечатление на начинающего мастера произвело посещение Италии в 1905 году. Его привлекли там не великие мастера Позднего Возрождения, а художники Проторенессанса и Раннего Возрождения (Джованни Беллини, Пьеро делла Франческа, Джотто и др.), чья монументальная и предельно лаконичная живопись поразила Петрова-Водкина.
В 1906 году, окончив Московское училище живописи, ваяния и зодчества, Петров-Водкин приехал в Париж. Молодой художник еще пытался заниматься литературным творчеством, но рисование так увлекло его, что он вскоре оставил недописанными свои рассказы и пьесы.
В 1907 году в поисках ярких впечатлений Петров-Водкин совершил поездку в Африку. Воспоминания от трехмесячного путешествия отразились в живописных этюдах, рисунках, акварелях. Африканские этюды привлекли внимание критика и редактора журнала «Аполлон» С. Маковского, устроившего импровизированную выставку работ Петрова-Водкина в помещении редакции.
Первое живописное произведение, исполненное в Петербурге, принесло мастеру скандальный успех. Картина «Сон» (1910, Русский музей, Санкт-Петербург), написанная в духе символизма (на полотне изображены две обнаженные женщины, стоящие в пустыне возле спящего юноши), вызвала резкую критику со стороны И. Е. Репина. Полемика вокруг этой композиции привлекла к Петрову-Водкину внимание публики, и молодой художник стал принимать участие в различных выставках.
Огромную роль в дальнейшем развитии творчества Петрова-Водкина сыграло его знакомство с древнерусскими иконами XIV–XV веков. Впервые увидев их, художник понял, что его призвание — монументальная живопись.
Стремление к монументальности отразилось в таких работах мастера, как «Купание красного коня» (1912, Третьяковская галерея, Москва), «Мать», 1913, Третьяковская галерея, Москва).
В 1916 году Петров-Водкин впервые обратился к исторической тематике и написал картину о Первой мировой войне «На линии огня» (Русский музей, Санкт-Петербург). Автор трактовал конкретное событие как нечто отвлеченное, поэтому полотно получилось не слишком удачным.
Октябрьскую революцию художник принял сразу и безоговорочно. Летом 1918 года была закрыта Академия художеств, а вместо нее создано Высшее художественное училище, где Петров-Водкин выполнял обязанности профессора живописи. Вскоре он стал одним из руководителей Петроградских свободных художественных мастерских, реорганизованных из Высшего художественного училища.
Вместе с группой молодых художников Петров-Водкин занимался оформлением новых революционных праздников. К первой годовщине революции он со своими помощниками украсил Театральную площадь огромными панно с изображением народных героев — Степана Разина, богатыря Микулы Селяниновича и др.
В картинах Петрова-Водкина, посвященных революционным событиям, по-прежнему сильно обобщающее, символическое начало, но теперь оно имеет связь с реальными явлениями действительности.
Таково полотно «1918 год в Петрограде» («Петроградская мадонна», 1920, Третьяковская галерея, Москва). Молодая женщина, прижимающая к себе ребенка, стоит на балконе. Внизу, за ее спиной оживленные группы людей. Именно мать, оберегающая своего младенца, подчеркивает настроение тревоги, пронизывающее композицию. Обратившись к историко-бытовому сюжету, автор создал не просто образ пролетарской матери.
К. С. Петров-Водкин. «После боя», 1923, Музей вооруженных сил, Москва
К. С. Петров-Водкин. «Смерть комиссара», 1928, Русский музей, Санкт-Петербург
Его героиня, напоминающая Богородицу на древнерусской иконе и Мадонну с итальянской фрески эпохи Проторенессанса, — защитница и хранительница детского счастья.
Революционные события нашли отражение и в романтической композиции «После боя» (1923, Музей вооруженных сил, Москва). На первом плане художник показал трех бойцов, погруженных в печальные воспоминания о погибшем командире. На втором плане — сцена смерти командира. Прием соединения на одном полотне двух эпизодов, происходивших в разное время, помог автору полнее и глубже раскрыть свой замысел.
К этой же теме Петров-Водкин обращается и при создании известной картины «Смерть комиссара» (1928, Русский музей, Санкт-Петербург). Полотно было написано для выставки, открытой к десятилетию Красной Армии. Художник изобразил родные места, где в годы Гражданской войны шли ожесточенные бои. В то же время каменистые холмы, маленькие домики, окружившие церковь, — это обобщенный образ Родины и Земли как планеты. Чтобы добиться подобного впечатления, Петров-Водкин расположил фигуры людей наклонно к земной плоскости.
За год до создания картины живописец выполнил к ней эскиз. Главное отличие эскиза от окончательного варианта — в изображении комиссара. Если в эскизе комиссар — просто умирающий боец с потухшим взглядом и обессиленным телом, то главный герой картины — совсем иной образ. Петров-Водкин долго искал подходящий тип и наконец остановился на поэте Спасском.
К. С. Петров-Водкин. «1919 год. Тревога», 1934, Русский музей, Санкт-Петербург
Жизнь покидает комиссара, но он из последних сил тянется в сторону уходящего отряда. В его взгляде, провожающем бойцов, не только отсвет физических страданий, но и твердость духа, вера в победу.
Наряду с эпическими произведениями, в 1920–1930-е годы Петров-Водкин создавал портреты (Анны Ахматовой, 1922, Русский музей, Санкт-Петербург; Андрея Белого, 1932, Картинная галерея Армении, Ереван).
В 1928 году из-за тяжелого заболевания легких Петрову-Водкину на время запретили работать с масляными красками. Художник написал литературно-биографические повести «Хлыновск» и «Пространство Эвклида» (1828–1932), которые проиллюстрировал своими рисунками.
В 1930-е годы мастер вновь обратился к исторической тематике и исполнил картину «1919 год. Тревога» (1934, Русский музей, Санкт-Петербург). Ее замысел возник у художника давно: еще в 1925 году он написал первый эскиз к этому произведению.
На полотне изображена семья. Малыш уже спит в своей кроватке, а дочь еще только собираются укладывать. Неожиданно покой нарушен: зритель не знает, что случилось, но, вероятно, внимание семьи привлекли крики или выстрел за окном, к которому приник глава семьи. Тревога не только на лицах людей. Ощущение напряженности передают и предметы — небрежно сдвинутый табурет, с него соскальзывает газета с призывом на борьбу с Юденичем. Секунду назад на табурете с газетой в руках сидел рабочий, но вот раздался тревожный звук, и мужчина подбежал к окну, готовый, если нужно, прийти на помощь. Тревожен и колорит картины: в многоцветье домашнего мира резко вторгается красный (юбка женщины) и синий (темнота ночи за окном). Сильная фигура молодой женщины прочно стоит в центре комнаты. Повернув голову, она настороженно смотрит в сторону окна и бережно обнимает дочь, готовая защитить ребенка от смертельной опасности. Так же как и на картине «1918 год в Петрограде», мать у Петрова-Водкина — защитница, берегиня.
Хотя название и детали картины говорят о событиях Гражданской войны, общий социальный фон ее свидетельствует о тревоге самого автора, его раздумьях о судьбах планеты: полотно было создано в то время, когда к власти в Германии пришли нацисты.
Последней крупной работой Петрова-Водкина стала картина «Новоселье» («Рабочий Петроград», 1937, Третьяковская галерея, Москва). Художник мечтал показать ее на выставке, но жюри не приняло полотно, и оно оказалось в запасниках Третьяковской галереи. Лишь в 1965 году зрители увидели «Новоселье» на персональной выставке мастера сначала в Москве, а затем в Ленинграде.