Из семьи купца. Студентом Московского сельскохозяйственного института в 1903 г. вступил в РСДРП. Большевик. В Революцию 1905-1907 гг. – член Иваново-Вознесенского, Московского комитетов, Московского областного бюро РСДРП. Участник 4-го (1906) и 5-го (1907) съездов партии. Подвергался арестам, был в ссылке. В 1913 г. – член редакции большевистской газеты «Правда». В конце 1916 г. арестован, в феврале 1917 г. сослан в Сибирь, но на этапе освобождён Февральской революцией.
С 17 марта 1917 г. вёл революционную работу в разных городах. Участник конференций и съездов партии. На 1-й Московской областной партийной конференции (19 апреля) по предложению Бубнова в резолюцию «Об отношении к Временному правительству» включено требование контроля Советов над деятельностью Временного правительства и его местных органов. Избран членом Московского областного бюро РСДРП(б). Член Исполкома Московского Совета РД. В апреле призывал «немедленно поднять знамя гражданской войны, свергнуть Временное правительство, осуществить нашу диктатуру». Вёл партийную организационную и пропагандистскую работу.
4 июля, после получения известий о вооружённой демонстрации в Петрограде, внёс предложение о необходимости немедленного захвата почты, телеграфа и других учреждений в Москве, которое не было поддержано. Руководил редакцией газеты «Солдат» — органа Военной организации при ЦК партии.
Накануне выступления генерала Л.Г. Корнилова осудил соглашение московских большевиков с меньшевиками и эсерами о сотрудничестве. Подчеркнул опасность, нависшую над Петроградом. По предложению Бубнова все партийные организации были приведены в боевую готовность, началось вооружение рабочих. С сентября – член Исполкома Петроградского Совета РСД.
На заседании ЦК РСДРП(б) в октябре изложил план конкретных мер партии по непосредственной подготовке восстания. Член Военно-революционного центра по руководству восстанием. Член Петроградского Военно-революционного комитета. 24 октября руководил захватом вокзалов и станций Петроградского железнодорожного узла. 25 октября возглавил общее руководство полевым штабом Петроградского ВРК.
В дни выступления А.Ф. Керенского – П.Н. Краснова установил контроль над всеми вокзалами, воспрепятствовал забастовке, планировавшейся Викжелем. 5 ноября назначен комиссаром железных дорог Республики. Направлен на Юг России и Украину для оказания помощи в установлении Советской власти. 20-30 ноября – один из руководителей обороны Ростова-на-Дону от войск атамана А.М. Каледина. С 10 декабря – член коллегии Наркомпути и комиссар железных дорог на Юге Республики. Активно выступал против Брестского мира.
Позднее – нарком хозяйственных дел Украины, член Бюро по руководству повстанческой работой в тылу, председатель Всеукраинского центрального Военно-революционного комитета, на политической работе в Красной Армии, на политической и государственной работе. Один из первых историков большевистской партии. Расстрелян 1 августа 1938 г. по приговору Военной коллегии Верховного суда СССР. Реабилитирован в 1956 г.