У 1972 році закінчив з відзнакою кафедру зоології безхребетних біологічного факультетуКиївського університету, після чого поступив до аспірантури в цей же заклад. З 1977 року працював на кафедрі зоології безхребетних і згодом на кафедрі зоології Київського університету. 1980 року захистив кандидатську дисертацію на тему «Микроспоридии кровососущих комаров долины Днепра, Причерноморья и Крыма, их взаимоотношения с хозяевами и другими паразитами» (наукові керівники О. П. Кришталь та І. В. Іссі). З 1986 року — доцент. Багаторазово був начальником студентської практики біологів у Канівському природному заповіднику у 1990-х і 2000-х роках. Протягом 2001—2002 років очолював кафедру зоології. У 2003 році захистив докторську дисертацію на тему «Еколого-фауністичний аналіз мікроспоридій кровосисних комарів України». З 2004 року — професор кафедри зоології.
Деякі найважливіші публікації
Монографії, довідники та посібники
Кілочицький П. Я. Мікроспоридії кровосисних комарів. — Київ: Геопринт, 2002. — 226 с.
Кілочицький П. Я. Методика викладання біології: курс лекцій для студентів біологічного факультету. — Київ: Фітосоціоцентр, 2005. — 104 с.
Кілочицький П. Я., Кілочицька Н. П. Терміни та поняття в паразитології: словник-довідник. — Київ: Київський університет, 2014. — 111 с.
Кілочицький П. Я., Чолан Д. М. Новий вид мікроспоридій, виявлений у личинок хірономід // Вісник Київського університету. Біологія. — 1993. — 25. — С. 68-70.
Килочицкий П. Я., Овчаренко Н. А., Полковенко О. В., Шостак Л. В. Микроспоридии жаброногих ракообразных (Branchiopoda) северных регионов Украины // Гидробиологический журнал. — 2001. — 37, N4. — С. 92-101.
Кілочицький П. Я. Опис нового виду мікроспоридій — Unicaryon incongruensi sp. nov. з остракоди Heterocypris incongruens (Ramdekar) в Україні // Вісник Київського університету. Біологія. — 2001. — 33. — С. 30-32.
Larki J., Kilochyckij P., Fedorenko V., Chumak P. Interaction of trap colour attractiveness with morphological variability of the thrips Frankliniella occidentalis (Pergande 1895) // Archives of phytopathology and plant protection. — 2012. — 45. — 5. — P. 499—504.
Деякі описані таксони мікроспоридій
В різних роботах використовувалися різні транслітерації латиницею прізвища Петра Яковича, або такої не було, тому назви описаних ним таксонів у різних джерелах можуть супроводжуватися різними написаннями прізвища: «Kilochitskiy», «Kilochitskii», «Kilochitsky», «Kiloczycki», «Kiloczyckij».