П. И. Бахметьев родился в русском селе Лопуховка Саратовской губернии, в 1860 г., в семье крепостного крестьянина. После окончания гимназии в Саратове любознательный юноша отправился в Швейцарию и получил физическое образование в Цюрихском университете. Так как он проявил себя как талантливый физик, его сразу же сделали ассистентом, а вскоре и приват-доцентом. В 1890 г. ему предложили возглавить кафедру физики на основанных в 1884 г. Высших педагогических курсах в Софии, переименованных в 1894 г. в Высшее училище, а в 1904 г. — в Софийский государственный университет. На это предложение молодой ученый отозвался с готовностью и стал в Болгарии первым профессором физики. Но его интересы не ограничивались только этим предметом. Большую часть своей научно-исследовательской деятельности он посвятил биофизике и биологии.
С помощью собственноручно изготовленного электрического прибора (термопара в виде иглы, соединенная с гальванометром) Бахметьев проводил опыты по изучению температуры насекомых в связи с внешними условиями, состоянием покоя и анабиоза. Этот прибор он назвал «электрический термометр» (обыкновенным термометром невозможно измерять температуру насекомого). Результаты этих исследований были опубликованы в 1899 г.
Наибольшую известность среди биологов П. И. Бахметьев снискал своими работами о «мнимой смерти», т. е. об анабиозе насекомых при замораживании. Этому он посвятил значительную часть своего времени и вел со многими биологами оживленные дискуссии. В анабиозе П. И. Бахметьев видел возможность продления человеческой жизни. Этой проблеме он посвятил свыше 25 научных публикаций. Бахметьев искал закономерности в реакции жидкостей тела на перемену температуры и в отражении этой перемены на состоянии и жизнеспособности всего организма. По этим вопросам он прочел много лекций, которые вызвали большой интерес в Болгарии и других странах.
П. И. Бахметьев первым начал строго научно изучать состояние организма насекомых при замораживании. С помощью своего уникального электрического термометра он определял температуру тела насекомых, помещенных в холодную камеру с температурой от -12 до -22°. Бахметьев впервые выявил интересное состояние насекомых при замораживании. Температура тела бабочки, помещенной в холодную камеру, сначала постепенно понижалась до — 10 °C, потом начинала быстро повышаться до -1,5 °C, после чего снова постепенно понижалась до -10 °C. Это необычайное явление П. И. Бахметьев назвал температурным скачком.
В чем заключалась суть дела? При понижении температуры до -10 °C жидкости тела насекомых превращались в кристаллы, причем у замораживаемых организмов выделялась скрытая теплота. Вследствие этого температура их тела повышалась до такой температуры, при которой жидкости замерзают без предварительного переохлаждения. Эта температура обычно удерживается ниже 0°, потому что в жидкостях тела содержатся растворенные соли. Температура эта настолько ниже 0°, насколько выше концентрация раствора. Так объясняется это необычайное явление, называемое П. И. Бахметьевым температурным скачком.
Изучая явления переохлаждения, а затем постепенного замораживания жидкостей тела бабочек, П. И. Бахметьев установил, что вскоре после «температурного скачка» насекомое могло ожить, если его извлечь из холодной камеры, несмотря на то что оно уже было заморожено, находилось в затвердевшем состоянии и выглядело мертвым. Это привело П. И. Бахметьева к мысли,
что в таких условиях в природе насекомые находятся в состоянии анабиоза. В подобном состоянии их нельзя считать живыми, поскольку процессы обмена веществ в их замерзшем теле почти прекратились, но они не умерли, так как если их согреть, то они снова оживают.
Позже, в 1912 г., П. И. Бахметьев продолжил свои исследования анабиоза, но на этот раз у млекопитающих. В качестве экспериментальной модели он избрал летучую мышь, которая впадает в зимнюю спячку. Первый опыт был проведен в феврале того же года. Летучую мышь перевязали тюлем, поместили в небольшую банку, чтобы она могла двигаться, в задний проход вставили термометр и поместили банку в холодную камеру при температуре -22 °C. Начались наблюдения. Температуру летучей мыши записывали каждую минуту. В начале опыта (в 1 ч 56 мин ночи) ее температура была +26,4 °C (в комнате + 12 °C), через две минуты температура стала +23 °C и потом начала быстро понижаться. К 2 ч 26 мин она достигла 0 °C. Потом температура опустилась ниже 0 °C и медленно понижалась. За 18 мин она снизилась, от 0 до -2,5 °C, но затем продолжала падать быстрее. Когда тело летучей мыши охладилось до -4 °C, П. И. Бахметьев вынул ее из холодной камеры. Тело оказалось совершенно твердым и не подавало никаких признаков жизни. При дуновении сверху на крыльях образовался иней. Постепенно крылья начали как бы отмокать и появились дыхательные движения. Летучая мышь ожила и прожила в доме ученого еще несколько недель, после чего умерла.