Народився 20 серпня 1907 р. в м. Полтава.
У 1931 р. закінчив Полтавський плодо-овочевий інститут. З 1931 по 1938 рік працював на посаді старшого наукового співробітника відділу селекції плодових культур Мліївської дослідної станції садівництва (нині Дослідна станція помології ім. Л.П. Симиренка ІС НААН). З 1939 по 1941 р. – завідуючий відділом селекції плодоягідних культур і винограду Сталінградської обласної садово-виноградної дослідної станції, а з 1946-1957 – завідуючий відділом селекції плодових культур і винограду Сталінградської обласної садово-виноградної та агролісомеліоративної дослідної станції. З 1957 р. по 1974 р. працює завідуючим лабораторією садівництва і виноградарства Всесоюзного НДІ агролісомеліорації.
Основний напрямок наукової діяльності – селекція плодово-ягідних культур і винограду. В результаті досліджень отримав 15 авторських свідоцтв на сорти яблуні, виведені спільно з Л.М. Ро та М.М. Ніконенком у Млієві та два сорти винограду «Мускат восковий» та «Мускат степний», виведені в інституті (м.Сталінград, тепер Волгоград).
У 1948 році захистив кандидатську, а в 1961 р. – докторську дисертацію.
Лауреат Державної премії СРСР.
Цехмістренко П.Ю. - автор наукових праць, найважливішими серед яких є: Выведение новых сортов плодоягодных культур в Волгоградской области //Тр. ВНИАЛМИ. – Волгоград, 1961. –Вып. 35; Наследование пола (типа цветка) у винограда. Сельскохозяйственная биология – М., 1972. №3; О наследовании мускатного аромата сеянцами винограда // Цитология и генетика. – К., 1972. №4.