Le père de Pedro Diniz est l'un des hommes les plus riches du Brésil grâce au succès de sa chaîne de supermarchés. Cette « chance » lui a permis de faire son entrée dans le monde de la Formule 1.

Pedro débute sa carrière de pilote par le karting, discipline dans laquelle il décroche deux titres en 1987 et 1988. L'année suivante, il passe en Formule Ford dans son pays natal et termine sixième du championnat.

Lors de son passage en Formule 3 en Amérique du Sud (1990), en Angleterre (1991 et 1992) puis en F3000 (1993 et 1994), il ne signe que quelques performances ponctuelles. Le Brésilien pilote pour l'écurie Forti depuis 1993, écurie qui a toujours aspiré à arriver en F1.

La nouvelle écurie débute donc sa carrière en F1 avec Pedro et Roberto Moreno. La famille de Pedro a largement participé financièrement à l'entrée de Forti dans la catégorie reine. Mais la voiture n'est pas vraiment prête : il s'agit plus d'une F3000 « adaptée ». La saison n'est pas bonne, néanmoins, il se classe à la dixième place pour son premier Grand Prix au Brésil et lors de la dernière manche, en Australie, Pedro termine à la porte des points mais à quatre tours du vainqueur. À la fin de l'année, Pedro quitte Forti qui est en grande difficulté financière, emmenant avec lui Parmalat, son sponsor.

Tom Walkinshaw a repéré le jeune pilote (grâce à son talent ou à sa mallette de dollars ?) et qui le fait signer pour Ligier. En 1996, il est associé à Olivier Panis. Lors du troisième Grand Prix en Argentine, sa monoplace se transforme en boule de feu à la suite d'une fuite d'essence. Fort heureusement, le Brésilien parvient à sortir rapidement du brasier. Alors que le Français gagne à Monaco, Pedro se contente de deux points cette saison (l'Espagne et l'Italie). Mais sur les circuits rapides, il parvient à faire jeu égal avec ce dernier. Les observateurs qui prétendaient qu'il était là grâce à son argent commencent à le prendre un peu plus au sérieux...

En 1997, Tom Walkinshaw rachète 51 % des parts d'Arrows, Pedro le suit et devient ainsi le coéquipier du champion du monde en titre, Damon Hill. Mais l'Anglais ne peut vraiment pas défendre ses chances, tant la voiture est un échec, ne terminant que deux fois dans les points (dont une deuxième place en Hongrie). Seule une cinquième place au Luxembourg vient récompenser sa saison.

Il reste toutefois chez Arrows pour l'année suivante. Avec Mika Salo, les deux pilotes marquent le même nombre de points (trois). La fiabilité n'est pas au rendez-vous et il faudra attendre le quatrième Grand Prix pour voir une Arrows à l'arrivée. Au cours de la saison, l'écurie comptabilise dix arrivées sur trente-deux départs.

En 1999, il signe chez Sauber aux côtés de Jean Alesi. Le Brésilien ne termine que quatre courses, mais trois à la sixième place, et marque un point de plus que le Français. Cette année-là, Pedro survit à un spectaculaire accident qui déchire son arceau de sécurité sur le circuit du Nürburgring.

En 2000, toujours chez Sauber, il est associé à son ancien coéquipier Mika Salo. Mais le compteur reste à zéro pour Pedro. Il fait cependant jeu égal avec le Finlandais sur la piste, même si ce dernier marque les seuls points de l'équipe (six au total).

Après cette seconde année passée dans l'écurie suisse, il décide de mettre un terme à sa carrière de pilote et devient actionnaire de Prost GP. Après avoir tenté de prendre le contrôle de l'écurie, il finit par se résoudre à abandonner ses actions devant le refus d'Alain Prost de céder son poste. Après cet échec, il quitte définitivement le monde du sport automobile et retourne au Brésil, où il devient homme d'affaires dans le secteur agricole.