Граф (с 25.04.1742), действительный тайный советник (с 16.08.1760). Из старинного дворянского рода, известного с конца XV в. Младший сын генерал-аншефа графа Григория Петровича Чернышёва (1672—1745) от брака с Евдокией Ивановной Ржевской (1693—1747), брат И.Г. Чернышёва, дядя А.М. Белосельского и А.М. Белосельского-Белозерского, прапрапрадед П.Б. Мансурова. Родился в С.-Петербурге; восприемниками его при крещении были царь Пётр I, его дочери царевны Анна и Елизавета Петровны, а также канцлер граф Г.И. Головкин. 7.12.1715 зачислен, «во внимание к родителям», солдатом в лейб-гвардии Преображенский полк, а в 1722, в возрасте 10 лет, ему разрешено было поступить на службу к жениху (а впоследствии супругу) цесаревны Анны Петровны герцогу Карлу-Фридриху Шлезвиг-Голштейн-Готторпскому (отцу будущего императора Петра III), у которого он был сначала пажом, камер-юнкером, а затем капитан-поручиком голштинской службы. В мае 1727, в царствование Петра II, вернулся в Россию, где, по распоряжению Верховного тайного совета, 14.12.1727 назначен, с чином поручика, адъютантом к своему отцу.
В связи с пятилетним пребыванием за границей и личной склонностью к дипломатической службе, в июне 1728 Коллегия иностранных дел направила его российским представителем на Суассонский конгресс, для изучения политических дел. Пробыв за границей полтора года, он возвратился в Россию уже в царствование императрицы Анны Ивановны, которая в марте 1730 пожаловала его в действительные камер-юнкеры. Однако, находясь в придворном звании, не нес никаких служебных обязанностей. Лишь женитьба в 1738 на дочери всесильного в то время начальника Тайной канцелярии генерал-аншефа А.И. Ушакова приблизила его ко Двору и он в марте 1739, будучи старшим камер-юнкером, назначен первым камергером к племяннице императрицы принцессе Анне Леопольдовне, а 14.02.1740 пожалован в действительные камергеры к Высочайшему Двору. Вскоре после этого ему был предложен пост российского посланника в Испании (из-за смерти Анны Иоанновны назначение не состоялось).
В 1741 чрезвычайный посланник и полномочный министр в Копенгагене, 19.12.1741 переведён в Мадрид (назначение снова не состоялось), а 26.12 - в Берлин. В рескрипте, полученном им по этому случаю, было сказано: "Так как король прусский перед недавним временем чрез министра своего Мардефельда велел под рукою потребовать отзыва К.Х. Бракеля, которым он не очень был доволен, то и вы пристойным образом имеете нашим именем представить королю, чтоб он показал нам взаимное снисхождение, отозвал от нашего двора своего министра Мардефельда". Еще до приезда Петра Григорьевича в Берлин отправлен был к нему указ от 13.02.1742 с поручением домогаться у короля прусского Фридриха II поддержки в деле избрания принца Гессен-Гомбургского герцогом Курляндским. Избрание это не состоялось. Пользуясь вначале, по-видимому, полным расположением Фридриха II, Чернышёв получал от него для передачи императрице даже такие дружеские советы, как удаление находившейся в Лифляндии Брауншвейгской фамилии в такие места, чтобы никто не мог узнать, куда она девалась; но затем отношения переменились, и по желанию берлинского кабинета 23.12.1743 решено было отозвать Чернышёва из Берлина и заменить его графом М.П. Бестужевым-Рюминым. Предполагалось назначить Чернышёва министром к римскому двору и об этом коллегией иностранных дел было сделано представление государыне, которая, однако, не согласилась на это. Подписав 8.01.1744 указ об отозвании из Берлина Петра Григорьевича, императрица велела ему после получения прощальной аудиенции у прусского короля оставаться все-таки до особого распоряжения в Берлине и не распродавать своего имущества. На его место в Берлин был назначен в тот же день М. П. Бестужев-Рюмин. Только 6.05 Чернышёв откланялся в прощальной аудиенции королю Фридриху, но, согласно данному ему предписанию, не покинул столицы Прусского королевства, оставшись там ожидать дальнейших распоряжений от своего правительства. Хотя в мае же месяце и предполагалось определить Чернышева русским министром в Лондон, на место князя Щербатова, но происшедшее в то время расстройство внутренних дел в Польше, разложение которой уже было ясно, побудило императрицу перевести 26.07.1744 Бестужева-Рюмина в Варшаву, а дела и обязанности снова поручить (27.07) живущему там Петру Григорьевичу. Это вторичное назначение не было временным исправлением обязанностей, и Чернышёв занимал этот пост в продолжение 1744 и 1745 годов. Только в начале 1746 его отношения с прусским правительством окончательно обострились. У него вышло столкновение с прусским министром Подевильсом из-за саксонских дел; министр заявил Чернышёву, что императрица не имеет права считать Бреславльский мир нарушенным и судить, кто прав: Саксония или Пруссия. В пылу разговора оба дипломата возвысили голос и разошлись, не придя ни к какому соглашению. Приехав после этого разговора на третий день ко двору вместе с другими посланниками, Чернышёв был очень дурно принят королем, который не обратил на него никакого внимания, вполне его игнорируя.
В мае 1746 переведён послом в Лондон. Быстро освоившись при королевском дворе и в обществе, Чернышёв приобрел расположение короля Георга II, неоднократно сопровождая его во время поездок в Ганновер (курфюрстом которого являлся король Англии). Участвовал в Аахенском конгрессе 1746. В 1750 он содействовал привлечению Англии к русско-австрийскому союзу. Кроме того, он вёл переговоры о сохранении в Швеции прежнего государственного строя, а также о выдаче Англией правительству России субсидии на содержание на границе Лифляндии наблюдательного корпуса против Пруссии. 5.09.1754 получил чин генерал-поручика с оставлением в звании камергера, а в марте 1755 отозван из Лондона в Россию.
С 4.07.1760 по июль 1762 чрезвычайный посол в Париже. 16.09.1760 назначен сенатором (числился неприсутствующим сенатором до 1762). После вступления на престол Петра III (декабрь 1761) Чернышёв попал в число лиц, пользовавшихся доверием нового императора. Обострение отношений с Францией, вызванное заключением перемирия России с Пруссией в ходе Семилетней войны 1756—1762, обусловило отзыв Чернышёва из Парижа. На этом завершилась его 20-летняя дипломатическая деятельность. Возвратившись в 1763 в С.-Петербург, он в последующие 10 лет заседал в 3-м Департаменте Сената, куда был назначен 16.09.1763. Несмотря на удаление его от активной деятельности, Чернышёв пользовался большим расположением Екатерины II, которая иногда навещала его и даже оставалась у него обедать. За службу удостоен высших российских орденов: Св. Александра Невского (18.12.1743) и Св. Апостола Андрея Первозванного (1761). В сентябре 1766 по состоянию здоровья вышел в отставку. Скончался в С.-Петербурге на 62-м году жизни; похоронен на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры.
По отзывам современников, Чернышёв был человек образованный, умный и небесталанный, но, отличаясь невероятной спесью, тщеславием и высокомерием, не заслужил ничьей любви. Общеизвестной была его скупость, хотя он был очень богат. В 1744-1745 был членом масонской ложи «Три глобуса» в Берлине.
Женат (с 1738) на Екатерине Андреевне Ушаковой (1715—1779), единственной дочери начальника Тайной канцелярии, сенатора, генерал-аншефа графа А.И. Ушакова. По словам Е.П. Карповича, А.И. Ушаков «во время своей долголетней службы успел составить огромное состояние, которое в полном своем составе досталось единственной его наследнице, графине Екатерине Андреевне Чернышёвой». Графиня перебывала вместе с мужем почти во всех столицах Европы. Овдовев, последние годы жизни провела в С.-Петербурге, и хотя держала открытый дом и принимала по-прежнему много иностранных дипломатов, но редко бывала в обществе и почти никогда не показывалась при Дворе. Имели двух сыновей, графа Андрея Петровича, умершего во младенчестве, и графа Григория Петровича (1746-1755), и четырёх дочерей: графиню Анну Петровну (1738-1756); графиню Дарью Петровну (1739—1802), замужем за генерал-фельдмаршалом графом И.П. Салтыковым; графиню Наталью Петровну (1741-1837), замужем за бригадиром князем В.Б. Голицыным, получившую в 1806 придворное звание статс-дамы, а в 1826 — орден Св. Екатерины 1-й степ. (прототип пушкинской «Пиковой дамы»); графиню Марию Петровну (1752-1767).
