ierre fut le deuxième fils de Geoffroy Dumonstier et le frère cader d'Etienne (voir l'arbre généalogique de la famille Dumonstier). Comme son frère aîné il fut au service de Catherine de Médicis et les deux artistes semblent être très liés et avoir souvent travaillé ensemble. Ils sont ainsi représentés par Pierre sur l'ésquisse d'un tableau perdu et sur un curieux dessin, vraisemblablement par Antoine Caron, avec la reine mère et madame de Sauve. En 1569 il accompagna son frère à Vienne et on conserve de sa main plusieurs portraits d’Étienne.
   Pierre dut entrer au service de la reine peu après son frère, probablement dès le début des années 1560, mais son nom ne figure pour la première fois que sur les états de Catherine de Médicis de 1583, les comptes antérieurs n’étant pas conservés. Il disposait alors de 300 livres de traitement annuel, c’est-à-dire deux fois moins que le salaire de son frère aîné. La même année il fut porté sur l’état des officiers domestiques du roi : « A Pierre Dumonstier, aussi painctre, la somme de cent escus sol. [300 l. t.], dont il n’en est icy payé d’aultant qu’il en est assigné ailleurs, pour ce cy [laissé en blanc]. » On le retrouve ensuite sur les états du roi, la reine voulant alléger ses finances, en 1584 (« Estat du paiement que le Roy a ordonné estre faict à ses officiers domestiques à commencer du premier janvier 1584 ») et en 1587 : « Pierre du Monstier, cent escus, dont toutefois il ne sera ici paié d’aultant qu’il en est assigné ailleurs. » A la différence d’Étienne, il ne fut pas engagé par Henri IV : dans son testament il est toujours qualifié de « peintre et valet de feue la Royne mere ». En 1601, lors de la liquidation de la succession de Catherine de Médicis il reçut 100 écus « pour ses gaiges de Paintre de ladite année [1588] ».
   Il habitait rue du Temple. On ignore s’il ait été marié mais il ne laissa pas de descendants. Il testa le 8 janvier 1601, révoquant le testament fait en 1600 en faveur de son neveu Daniel et décidant de faire partager ses biens entre tous ses héritiers. Il déclarait ne pouvoir signer « pour estre perclus de ses bras et mains ». Il mourut peu après et le partage de sa succession fut dressé par Etienne et Cosme le 5 février, en présence de Daniel. D’après l’inventaire qui a été fait, les biens meubles et l’argent furent également partagés entre les deux frères.
   Dimier a retenu 65 dessins de la main de Pierre Dumonstier en se basant principalement sur les portraits d’Étienne Dumonstier et sur celui d’Armand de Gontaut-Biron, annoté : « Par Pierre Dumonstier pour Daniel Dumonstier » (Musée Bonnat, Bayonne).