V letech 1983-1988 vystudoval český jazyk a dějepis na Filozofické fakultě Masarykovy univerzity (tehdy UJEP) v Brně, poté pracoval jako historik v muzeu v Kroměříži (1988-1989). V roce 1996 se habilitoval na Univerzitě Karlově v Praze, v roce 2002 byl jmenován prvním profesorem politologie v České republice. .
V osmdesátých letech se účastnil některých občanských aktivit, např. tzv. podzemní univerzity (1984-1989), spoluorganizoval nezávislé studentské hnutí (Revue 88). Po listopadu 1989 krátce působil jako novinář a redaktor, poté se podílel na založení oboru politologie.Petr Fiala je dlouhodobě činný v institucích a orgánech zabývajících se vysokým školstvím a výzkumem v ČR i v zahraničí. V letech 2005-2009 byl místopředsedou, v letech 2009-2011 předsedou České konference rektorů, na mezinárodní úrovni byl mj. členem Rady Evropské univerzitní asociace (2009-2011). Pracuje v řadě odborných poradních orgánů, Parlamentem České republiky byl v roce 2007 zvolen do Rady Ústavu pro studium totalitních režimů, vládou ČR byl v roce 2002 jmenován členem Akreditační komise (působil zde do roku 2004), v roce 2008 se stal členem Rady pro výzkum, vývoj a inovace. Je členem mnoha vědeckých a akademických rad veřejných i soukromých vysokých škol a výzkumných institucí v České republice i v zahraničí.
Od října 2013 zastává poslanecký mandát v Poslanecké sněmovně PČR, do níž kandidoval v předčasných volbách jako nestraník z prvního místa jihomoravské kandidátky ODS. Členem této strany se následně stal 7. listopadu 2013 a na 24. kongresu, který reflektoval drtivou volební porážku byl 18. ledna 2014 zvolen čtvrtým předsedou Občanské demokratické strany.
Mezi 2. květnem 2012 až 10. červencem 2013 působil jako ministr školství, mládeže a tělovýchovy Nečasova kabinetu. V akademickém prostředí byl rektorem a prorektorem Masarykovy univerzity v Brně.
Funkci předsedy ODS obhájil na 27. kongresu ODS v Ostravě, když v lednu 2016 získal 436 hlasů od 470 delagátů (tj. 93 %). Na funkci předsedy strany byl jediným kandidátem.