В юные годы он попробовал себя и на поэтическом поприще. Он встретился с Максимом Горьким, которому показал собственную религиозно-философскую поэму. Известный писатель жёстко раскритиковал начинающего поэта.
С 1895 года Петров-Водкин учился изобразительному искусству в Петербурге, куда он попал благодаря знакомству с архитектором Р. Ф. Мельцером. Свою карьеру художника Петров-Водкин начал с создания образа Богоматери с Младенцем на стене церковной апсиды Ортопедического института доктора Вредена в Александровском парке.
В 1897 году Петров-Водкин переехал в Москву, где поступил в Московское училище живописи, ваяния и зодчества, где его учителями стали знаменитые художники, в том числе В. А. Серов. Петров-Водкин пользовался покровительством Мельцера и купцов Казариных, у которых работала служанкой его мать; однако он стремился к материальной независимости, поэтому достаточно рано принялся за работу. Он писал портреты на заказ, занимался художественным проектированием на производстве, давал уроки.
В 1902 году вместе с живописцами Уткиным и Кузнецовым Петров-Водкин расписывал одну из саратовских церквей. Однако росписи были уничтожены по решению местного правительства, поскольку были «неканоническими».
После окончания училища в 1905 году, Кузьма продолжил совершенствовать свое мастерство в академиях Парижа, а также посетил Италию и Северную Африку. В 1911 году Петров-Водкин стал членом объединения «Мир искусства». Благодаря столь плодотворной работе Петров-Водкин смог ездить за границу, где совершенствовал своё мастерство. Кроме того, в 1904 году, создавая внушительных размеров майоликовое панно для одной из петербургских церквей, он был отправлен в Лондон на керамическую фабрику «Дультон», где была завершена техническая часть работы.
Для Петрова-Водкина, как и для многих его современников, революционные события 1905 года и Первая мировая война стали символом всеобщего безумия и началом распада русского мира. Но именно в такие трагические изломы истории всякий художник ищет эмоциональную поддержку в богатстве многовековой национальной культуры. В 1913–1915 годах Петров-Водкин работал над росписями в соборах Кронштадта и Сум. Возможно, что это оказало влияние на появление такого необычного станкового произведения, как „Богоматерь Умиление злых сердец“ (авторское название; в православной иконографии — „Умягчение злых сердец“). Картина, написанная в 1915 году, в самый разгар Первой Мировой войны, приобретает особую значимость как душевный отклик художника на трагические события.
С руками воздетыми в вечном молении предстает Богородица в картине. Огненно-алый цвет ее одежд пульсирует как биение сердца, звучит как набат, возвещающий о беде, сошедшей на землю. В сине-голубом очерке светлого нимба Богородицы возникают видения Ее земной жизни. Слева, как напоминание о Ее великом предназначении – Она Сама с Младенцем Христом на руках, по другую сторону – Спаситель, распятый на кресте, как отзвук Ее великих страданий – Матери Сына Божьего. Богородица изображена оплечно, крупным планом, Лик Ее нежен и ясен, в нем какая-то особенная простота и открытость. Образ, созданный художником, величав и лиричен одновременно. Это образ преблагой утешительницы, «теплой заступницы мира холодного». Небольшое по размерам полотно воспринимается как крупное, монументальное произведение. Трепетный и возвышенный образ Богородицы, созданный мастером, по глубине воздействия — один из самых сильных в творчестве Петрова-Водкина.
В 1910-е годы Петров-Водкин обретает свой узнаваемый стиль и складывается особая художественно-теоретическая система Петрова-Водкина, где главную роль играет принцип «сферической перспективы», который позволяет ему, изображая натуру в ракурсах сверху и сбоку, передавать ощущение «земли как планеты». Знаменитая картина «Купание красного коня» является ярким образчиком стиля Петрова-Водкина.
Всадник напоминает традиционный для русской иконописи образ Георгия Победоносца — символ победы добра над злом. В литературе неукротимый конь — это ещё и образ могучей стихии родной земли, русского духа. В иконописи красный является символом величия жизни. По всей видимости, Петров-Водкин не до конца осознавал, какой символ выходит из-под его пера. Красный конь и есть сама Россия, её судьба. Полотно появилось как предчувствие грядущих событий. Фигуры купальщиков, лишённые и намёка на индивидуальность, застыли в ритуальной неподвижности. Это почти Святая Троица
Подобные работы художника (среди них были «Сон» и «Играющие мальчики») вызвали широкий общественный резонанс, но далеко не все современники оценили их по достоинству. Картины вызвали настоящий гнев Ильи Репина, который назвал Петрова-Водкина декадентом, «неучем» и «рабским подражателем неучам». Однако за художника заступились Александр Бенуа и Леон Бакст.
По-своему «планетарны», монументально-значительны даже его натюрморты (Селедка, 1918, Русский музей). Предметы натюрморта, написанного Петровым-Водкиным в 1918 году, отражают суровое время, в которое он создавался. Хлеб, картошка и селедка – основная пища людей в годы гражданской войны и разрухи в Петрограде. Художник изображает каждый из этих предметов не только бережно, но и торжественно, стремясь придать им монументальность и красоту. Картофелины кажутся особенно тяжелыми и материальными на розовом фоне, оттеняющем и теплые тона хлеба; селедочная чешуя горит и переливается в лучах света, как драгоценность.
Лаконизм и художественная концепция натюрморта «Селедка», апеллирующая к фундаментальным символам, религиозным и культурным первоосновам бытия, прямая человечность, сострадание к духовному и физическому голоду, делают его, быть может, главным пластическим знаком послеоктябрьской поры, параллельным революционным «Формулам» Павла Филонова.
Искренний «попутчик» революции, мастер создал эпически-идеализированные образы Гражданской войны (После боя, 1923, Центральный музей Вооруженных сил, Москва; Смерть комиссара, 1928, Русский музей). Но картина 1919 год. Тревога (1934, там же), с питерским рабочим, которого посреди ночи вызывают в ополчение, закономерно воспринимается как предчувствие сталинского «большого террора» с его ночными арестами, а многофигурное Новоселье (1937, Третьяковская галерея) –на тему «уплотнения бывших буржуев» – как сатира на новый быт.
Его персонажи — в одно и то же время герои и страдальцы. Картина Петрова-Водкина «На линии огня» 1916 года. Холмистая местность. Русские солдаты наступают повзводно. Идут на штурм высоты. Их лица сведены судорогой. Им страшно. А как иначе, если впереди — смерть? Но они, русские воины, превозмогая инстинкт самосохранения, заставляют свои тела двигаться вперёд. Петров-Водкин будто бы вылил на полотно ведро адреналина. Один солдат ранен, но и он пытается ползти вслед за товарищами. А юный офицер в первой шеренге схватился за то место на теле, под которым бьётся сердце. Пуля попала в орган, в котором сконцентрирована физиологическая жизнь человека. Взводный командир ещё не упал, он делает шаг по инерции — последний свой шаг на Земле. А главное — его лицо. Оно живое, но уже обескровленное. И в его лике тоже есть что-то иконописное. Офицер похож на мученика с иконы.
К батальной теме, а точнее — к теме смерти на войне, Петров-Водкин возвращается в работах «После боя» (1923) и «Смерть комиссара» (1928). На картине «После боя» изображены трое: в центре — комиссар с усиками в кожанке и фуражке со звездой, справа от него — безусый боец в папахе, а слева — словно брат-близнец комиссара, даже усики те же. При этом нельзя не заметить схожесть комиссара со смертельно раненным поручиком. Может быть, юный офицер не погиб, а выжил? Или воскрес, чтобы стать комиссаром? Сидят эти трое на фоне композиции второго плана, в центре которой — смертельно раненный человек в кожанке. Нельзя не заметить, что комиссар встречает смерть так же, как поручик в произведении «На линии огня»: то же положении правой руки, прижатой к левой груди; та же наголо остриженная голова, с которой почти одинаково слетает фуражка, те же портупея и пояс… Вряд ли это совпадение. Это намёк. На что? То ли Петров-Водкин оживляет мертвецов, то ли он предсказывает смерть ещё живых… Но так или иначе, он пытается преодолеть смерть.
Критики сравнивали трёх героев «После боя» — комиссара и двух командиров — с «Троицей» Андрея Рублёва. Так, Николай Пунин разглядел в картине «триединое и неподвижное созерцание, словно три души равной полноты духа или видения сошлись, чтобы в мистической белизне испытать своё смирение и свою мудрость перед жизнью, страданиями и её скорбью». Однако у Петрова-Водкина есть и своя «Троица», написанная им в 1915-м.
После Октябрьской революции Петров-Водкин переживает трудные годы, поскольку сама живопись в стране временно приходит в упадок. Но затем начинается новый период плодотворного творчества. Кроме того, с 1925 года картинами Петрова-Водкина заинтересовались европейские коллекционеры.
Последние годы жизни были для художника самыми трудными. Он начал тяжело болеть. Кроме того, Петров-Водкин жил теперь в условиях тоталитарного сталинского режима, наблюдал жестокие репрессии, постоянные аресты представителей интеллигенции. Тем не менее, к художнику весьма уважительно относится правительство. Он получил звание Заслуженного деятеля искусств РСФСР, а также стал первым председателем созданного в 1932 году Союза советских художников (точнее — его Ленинградского отделения).
Умер Петров-Водкин в 1939 году в Ленинграде. Петров-Водкин стал фигурой первой величины в живописи XX века наряду с К. Малевичем и В. Кандинским.
