Del pittore Pietro Cavallini non ci restano che notizie tarde.
Sappiamo che nel 1291 circa eseguì il ciclo di mosaici rappresentanti le Storie della vita della Vergine per la chiesa di Santa Maria in Trastevere a Roma.
Il suo stile sicuramente risente degli influssi di pittori quali Cimabue e Giotto, ma appare legato ad un linguaggio tipicamente medievale e bizantino.Caratteristica essenziale nelle sue opere è l'esaltazione del cromatismo: è attraverso il colore che definisce le immagini determinandone la forma e lo spazio. Ne derivano figure fortemente monumentali e plastiche, una definizione dello spazio e della composizione in cui è il colore a primeggiare.
Eseguì successivamente gli affreschi per la chiesa di Santa Cecilia in Trastevere a Roma con il Giudizio e Storie dell'Antico e Nuovo Testamento.
Altre opere da lui eseguite furono gli affreschi della Tomba del cardinale Matteo D'acquasparta nella chiesa dell'Aracoeli a Roma e gli affreschi dell'abside di San Giorgio in Velabro sempre a Roma.
Nel 1308 Cavallini fu a Napoli al servizio di Carlo d'Angiò, qui eseguì l'affresco rappresentante l'Albero di Jesse nel Duomo di Napoli e gli affreschi della chiesa di Santa Maria Donnaregina, da lui realizzati solo in parte.
L'artista inoltre eseguì a Roma il mosaico per la facciata di San Paolo fuori le mura che oggi è andato perduto.