P. vokste opp i en kunstinteressert familie og viste selv tidlig kunstneriske anlegg. Foreldrene lot ham da slutte i 5. latinklasse, og han ble oppmuntret bl.a. av P. Chr. Asbjørnsen og Hans Gude til å gå kunstnerveien. Sin tegnebegavelse hadde han vist alt under sine første studiereiser i Telemark, og i 1869 fikk han gjengitt noen tegninger av interiører, folketyper og eldre bygninger i Skilling-Magazin og Folkebladet. P.s historiske interesser ble tidlig vakt, og fikk næring gjennom samarbeidet med arkivfullmektigen og historikeren Henrik J. Huitfeldt(-Kaas). I nesten tre år (1868–71) tegnet P. gamle norske segl til verket Norske Sigiller fra Middelalderen (Kristiania 1899–1902). Samtidig gikk han på J. F. Eckersbergs malerskole det siste året Eckersberg levde, og fortsatte om høsten hos Knud Bergslien og Morten Müller. Under et kort opphold på kunstakademiet i København våren 1871 lærte han det danske historiemaleri å kjenne gjennom bl.a. Kristian Zahrtmann, Carl Bloch og Wilhelm Marstrand. Samme høst drog han videre til Karlsruhe, der Hans Gude var professor. Her fikk også Wilhelm Riefstahl betydning for ham med sin strenge, alvorlige kunst, og enda mer historiemaleren Carl Friedrich Lessing, direktør for byens kunstmuseum. Allerede i det tidlige arbeid Lanseknekten (1872), er det historisk stemning. På samme tid tok P. fatt på et emne fra sagatiden, Helga den fagres død, men bildet ble aldri utført. Bestemt på å bli historiemaler kom P. høsten 1873 til München der han fikk Wilhelm Diez som lærer. Diez hadde spesialisert seg på motiver fra Trettiårskrigens tid. Her fullførte P. i juni 1874 sin første historiske komposisjon, Corfitz Ulfeldts død (Nasjonalgalleriet, Oslo, mindre, noe endret replikk svensk privat eie). Samtidig modnet tanken om å male et emne fra Christian 2s historie. Ideen ble først skissert i et brev fra 1873, men skriver seg kanskje fra København-oppholdet i 1871. I litterære kilder som hos den danske historiker Karl Ferdinand Allen og den svenske historiker Anders Fryxell, fant P. fyldige opplysninger, og årene 1874–76 utførte han Christian 2 undertegner dødsdommen over Torben Oxe (Nasjonalgalleriet), et hovedverk i norsk historiemaleri. P. malte studier etter de gamle mestere i Venezia våren og høsten 1875, og inntrykk av veneziansk kunst smelter her sammen med galleristudiene i München. Bildet gjorde P.s navn kjent, og i en rekke mindre arbeider viste han sitt rike maleriske talent. I Under salmesangen (1876 og -80, skisse 1875 i Norske Selskab, Oslo) tok P. opp et motiv som Wilhelm Leibl fem år senere gjorde berømt. Stille liv (1874, Nationalmuseum, Stockholm) viser "en rigtig Bogorm i sit Studerværelse." Mytologiske motiver som Jaktnymfe og Diana (begge 1875) viser P.s dyktighet som aktmaler. Fra historiemaleriet gikk veien naturlig til det religiøse maleri, og i 1876–77 arbeidet P. med den store komposisjonen Bergprekenen (ufullendt og senere oppstykket). Judas Iskariot (1877, Lillehammer Bys malerisamling, privat eie og 1878, Nasjonalgalleriet) ble utført i tre utgaver. Samtidig malte han sin første altertavle Kristus på korset (1877–78, Johanneskirken, Oslo, forsvunnet etter kirkens riving 1928). Det siste året i München og under oppholdet i Norge 1878–79 malte P. stemningsfulle landskaper med gjenklang av Arnold Böcklins patos, ofte med en melankolsk kvinnefigur i forgrunnen som Andante (1879, Ask gård, Ringerike). En rekke portretter fra denne tiden må fremheves: Olav Rusti og G. A. Brun (begge 1875, Bergen Billedgalleri), G. A. Brun (1875, Den Hirschsprungske Samling, København), Hans Heyerdahl (1875, Oslo Bymuseum og Rasmus Meyers Samlinger, Bergen), Maleren H. Phillips (1875), Henrik Ibsen (1875, Studentersamfundet), A. Windmair (1876, Niedersächsisches Landesmuseum, Hannover), Kong Oscar 2 (1877, Militære Samfund), Johan Svendsen (1877, Oslo Håndverks- og Industriforening), Theodor Kjerulf (1877, Norges geologiske undersøkelser, Trondheim). Hovedverkene i P.s portrettkunst er også fra denne tid, Malerinnen Harriet Backer og Malerinnen Andrea Gram (1878, begge Nasjonalgalleriet). En ny epoke i P.s kunst tok til med Italia-oppholdet 1879–83. Leilighetsvis beskjeftiget han seg fremdeles med historiske emner, men lenger enn til skissen kom verken Lucretia Borgia danser ved pave Alexander 6s hoff (1881) eller Slaget ved Svolder (1883). Flere altertavler ble imidlertid bestilt og levert, den viktigste var Hyrdenes tilbedelse (1880–81, Jacobs kirke), kanskje den koloristisk rikeste og mest stemningsfulle av hans i alt tolv kirkelige arbeider. I Italia kom P. i kontakt med moderne strømninger i kunsten, formidlet bl.a. gjennom samværet med den danske maler P. S. Krøyer og inntrykk fra Salonen i Paris 1880, der særlig Bastien-Lepage opptok ham. Hovedverkene fra disse årene er malt med gjennomført realisme i motivvalg og detaljstudium. Komposisjonen er utradisjonell og tilsynelatende tilfeldig, som i Siesta i et osteri (1880, Nasjonalgalleriet), Tre romerske gategutter (1880) og Piazza Montanara (1882–83, Norske Selskab). Mer stilpreget er portrettet av hustruen Nicoline (1882). Det er malt i to versjoner, den ene karakteristisk nok med en kopi av Giorgiones Konsert på veggen bak figuren. Et besøk i Venezia gav som resultat flere lysfylte bilder (Corte delle Mende, Ut mot lagunene, Et møte på Canal Grande, alle 1885). Sommeroppholdet på Skagen i 1883 sammen med norske og danske kunstnere betydde en oppfordring til å gå inn for et naturalistisk friluftsmaleri med folkelige motiver. Men det lyrisk-elegiske drag i hans lynne dukket stadig opp på ny, i f.eks. et sommernattsbilde fra Skagen med fullmånen over hustakene og en beitende ku i klittene, og i enkelte bilder fra sommeren på Sandøy 1884. På Fleskum i Bærum malte han Sommernatt (1886, Nasjonalgalleriet og privat eie), et fulltonende uttrykk for den nye stemningskunst som nå satte inn, samtidig som bildet lyder naturalismens bud om sannhet og natur. Bildet har naturalismens karakteristiske trekk: intimitet, detaljrikdom, nærsynet på motivet, det tilfeldige utsnitt og den høye horisont. Nocturne (1887, Nationalmuseum, Stockholm, mindre utgaver 1887, Nasjonalgalleriet og 1889, Stavanger Kunstforenings Faste Galleri) gjentar landskapsbakgrunnen, men samtidig knytter den nakne kvinnefiguren forbindelsen tilbake til München-tidens mytologiske akter, f.eks. i landskaper som Diana (1875). Solide realistiske bilder fra disse årene er Vaskekoner, Sandvika (1888, Lillehammer Bys Malerisamling), På utkik (1889, Rasmus Meyers Samlinger) og Saueklipping (1892, Trøndelag Kunstgalleri). P.s mange bilder med laksefiskere har motiver dels fra øyene utenfor Sandvika, dels fra Jæren (Laksefiskere, 1889, Lillehammer Bys Malerisamling). I Hardanger fant han ypperlige modeller i Mor Utne (1888, Nasjonalgalleriet) og Magnhild (1888, Rasmus Meyers Samlinger). Det siste bilde er en av P.s mest inntrengende kvinneskildringer. Som portrettmaler nådde P. i disse årene ofte meget høyt, f.eks. Fredrikke Gram og Jonas Lies døtre (begge 1884), Kalle Løchen (1885, Nasjonalgalleriet), Alexander Kielland (1887, Stavanger Kunstforenings Faste Galleri og 1893, Gyldendal Norsk Forlag), Edvard Grieg (1891, Nasjonalgalleriet), Arne Garborg (1894, Nasjonalgalleriet) og Henrik Ibsen (1895). Etter 1900 malte P. en lang rekke portretter for Universitetet og andre offentlige institusjoner, men uten at han nådde opp til sitt tidligere nivå (professorene Bernhard Getz, 1901, Johan Storm, 1907, Ossian Sars, 1915, Axel Holst, 1917, Fredrik Harbitz, 1925 og Kong Haakon 7 (1906, Den Kgl. danske Søoffisersforening, København og 1913, Det Kgl. Slott).
Sitt egentlige historiemaleri avsluttet P. i 1892 med det livfulle og figurrike En aften i Det Norske Selskab 1780 (Norske Selskab). Hovedpersonen Johan Herman Wessel har nettopp diktet sitt "gravskrift" over formannen Ove Gierløw Meyer, som Søren Monrad leser opp. Utover i 1890-årene merkes også hos P. nyromantiske tendenser. Det viser den bevarte skissen til Kvide (1896, Holmenkollen Turisthotel, brent 1914). Romantisk middelalderstemning har Gujamars sang (høsten 1904-mars 1907) bestående av 15 dekorative veggfelter utført for forlagsbokhandler W. Nygaard. Emnet er hentet fra en fransk riddervise som er gjenfortalt på gammelnorsk i samlingen Strengleikar. I 1911 malte P. et annet middelaldermotiv i tre felter til J. B. Stangs villa i Oslo. Motivene er hentet fra folkevisen om Rikeball og Gudbjørg. Etter noen års pause tok P. opp igjen sitt religiøse maleri med Kristus i Emmaus (1887, Kristiansand domkirke) og Kristus i Getsemane (1894, Korskirken, Bergen). Disse to motivene gjentok han flere ganger, det siste så sent som i Narvik kirke 1925. En større og mer krevende oppgave var apsisutsmykningen Kristi himmelfart (1908–09) i Ullern kirke, Oslo.
På nye utenlandsreiser fant P. motiver til en rekke store bilder. I 1896 malte han flere ganger slottsruinen Château d'Arques i Normandie, Gammel borg i Normandie (Nasjonalgalleriet, mindre utgave Det Kgl. Slott), og det stemningsfulle Måneskinn. Arques la Bataille. I Italia laget han dystre kveldsstemninger som Porta San Giovanni, Roma og Kanal i Venezia; i 1903–04 var Pantheon hovedmotivet. I Norge malte P. gjerne bybilder fra Kristiania og Stavanger, blomsterbilder og landskaper fra Sandøy på Jæren (Fra Orre, ruskevær, 1897, Bergen Billedgalleri) og fra Skogstad, Valdres (etter ca. 1900). Men stort sett viser P.s kunst i de siste 30 årene av hans liv en malerisk svekkelse som står i skarp kontrast til den koloristiske fylde og formfastheten i hovedverkene fra 1870- og 80-årene. Han deltok med noen få tegninger i illustreringen av P. Chr. Asbjørnsens Norske folkeeventyr (1879) og i Snorre-utgaven fra 1896–99. I 1905 tegnet P. det norske riksvåpen og -segl. Han deltok i 1910 i konkurransen om fondbilde til Universitetets aula med utkastet Pallas Athene. Hans eneste kjente skulptur er et portrettrelieff av hustruen Nicoline (bronse 1882), utført i marmor av Jacob Fjelde til hennes grav i Roma.
P. fikk tidlig en sentral posisjon i samtidens norske kunst. Som den første i sin generasjon ble han representert i Nasjonalgalleriet. Helt fra 1875 virket P. som lærer, først i München og senere i perioder i Norge. I München fikk han spesielt stor betydning for sine kvinnelige malerkolleger, bl. dem Harriet Backer og Kitty Kielland. I 1879 ble han tilbudt et professorat i München, men avslo. P. var de unge kunstnernes første representant i Christiania Kunstforening og i Nasjonalgalleriet, og han ble meget benyttet som jurymann, utstillingsarrangør og rådgiver. Da han høsten 1885 hadde flyttet til sitt nybygde atelier, gjorde han det til et sentrum i hovedstadens kulturliv. Fra 1897 bodde han like i nærheten av Erik Werenskiold og Gerhard Munthe på Lysaker, hvor han med sine mange kontakter og sitt vennesæle vesen ble et formidlende element som ofte bidrog til å mildne det barske klima i tidens kunstpolitikk og kulturliv. Han skrev meget sjelden offentlig, men hans tallrike brev gir verdifulle bidrag til tidens norske kunsthistorie.
