Родился 25 ноября 1917 года в селе Новокиевка ныне Краснодонского района Ворошиловградской области в семье крестьянина. Украинец. Член ВКП(б) с 1939 года. В РККА с 1937 года. Окончил Ворошиловградскую военную авиационную школу пилотов в 1939 году. Участник боёв с японскими милитаристами на реке Халхин-Гол в 1939 году.

В боях Великой Отечественной войны с декабря 1941 года. Командир звена 659-го истребительного авиационного полка (8-я воздушная армия, Сталинградский фронт) младший лейтенант Дымченко П.Л. в августе 1942 года на дальних подступах к Сталинграду, над рекой Чир, на самолёте Як-1 таранил истребитель противника.

Заместитель командира эскадрильи того же полка (288-я истребительная авиационная дивизия, 1-й смешанный авиационный корпус, 8-я воздушная армия, Сталинградский фронт) лейтенант Дымченко П.Л. при патрулировании 10 ноября 1942 года в районе станицы Клётская на Дону (ныне пгт Клётский Волгоградской области) вступил в воздушный бой с 15 Me-109. Метким огнём уничтожил 4 из них. Погиб в этом бою. 14 февраля 1943 года ему посмертно присвоено звание Героя Советского Союза. Награждён орденом Ленина.

Похоронен на месте боёв. Навечно зачислен в списки воинской части.