Grièvement blessé pendant la Première Guerre mondiale, il perd l'usage de l'avant-bras droit. Réformé, il reprend sa carrière de comédien. Il est engagé en 1928 par Louis Jouvet dans sa prestigieuse troupe, où il crée plusieurs pièces de Jean Giraudoux.
Après avoir divorcé de Véra Sergine le [5], Pierre Renoir épouse le à 17 heures une autre comédienne, Marie-Louise Iribe[6], avec laquelle il crée une société de production de films Les Artistes réunis. Après un nouveau divorce le , il épouse une troisième comédienne, Elisa Ruis, le à 11 heures[7].
À la naissance du cinéma parlant, il est convaincu par son frère Jean Renoir de travailler pour le cinéma. Il joue ainsi son premier grand rôle en 1932 dans La Nuit du carrefour dirigé par son frère Jean, en incarnant le commissaire Maigret. Jean Renoir l'a également dirigé dans La Fille de l'eau (1924), Madame Bovary (1934) et La Marseillaise (1938).
C'est en 1935, avec son rôle d'officier dans La Bandera, que lui vient une plus large reconnaissance. Incarnant souvent des officiers à l'écran, il apporte à ses rôles son charisme et son physique imposant. En , il joue Ulysse dans La guerre de Troie n'aura pas lieu de Jean Giraudoux (Louis Jouvet y jouait Hector).
Au début de l'occupation allemande, il occupe avec Charles Dullin et Gaston Baty la tête de l'Association des directeurs de théâtre de Paris, un organisme unique et obligatoire créé en octobre 1940 sous la houlette allemande. Il y reste jusqu'en [8].
Il meurt le au 7 rue Frochot à Paris. Pierre Renoir repose au cimetière d'Essoyes (Aube), le village natal de sa mère, aux côtés de son père, de sa mère et de ses deux frères.
↑(Archives des Alpes-Maritimes, Cagnes-sur-Mer, acte de publication de mariage No 20 dressé le 10 décembre 1914 vue 5/54, puis de mariage No 20 dressé le 23 décembre 1914 vue 28/54)
↑Célia Bertin, Jean Renoir, Éditions du Rocher, 2005
↑(Archives de Paris 16e, acte de mariage No 1883, dressé le 18 novembre 1925, avec mention mariage et divorce, vue 14/31)
↑(Archives de Paris 9e, acte de mariage No 530, dressé le 28 août 1940 avec mention mariage, vue 10/13)
↑Serge Added, Gaston Baty ou les ambiguïtés d'un combat artistique sous l'occupation, in : Théâtre et spectacles hier et aujourd'hui, Époque moderne et contemporaine, Actes du 115e congrès national des sociétés savantes (Avignon 1990), CTHS Paris 1991, p. 390-394, (ISBN2-7355-0220-1)