Seit 1925 studierte er an der Universität seiner Vaterstadt Ägyptologie und vorderasiatische Altertumskunde, nahm früh an archäologischen Exkursionen im nördlichen Kaukasus, Transkaukasien und Zentralasien teil und gewann durch die von ihm geleiteten Grabungen in Nubien und vor allem im armenisch-ostanatolischen Grenzgebiet internationales Ansehen. Bereits seit 1931 wissenschaftlicher Mitarbeiter der Eremitage zu Leningrad, wurde er 1948 deren stellvertretender Direktor, 1953 Leiter der Leningrader Abteilung des Archäologischen Instituts der Akademie der Wissenschaften der UdSSR und 1964 Direktor der gesamten Eremitage. Zugleich hatte er den Leningrader Lehrstuhl für den Alten Orient inne.

Piotrowskijs Forschungen galten den skytischen, vorderasiatischen und zentralanatolischen Kulturen der frühen Antike. Seine bahnbrechende Leistung ist die volle Erschließung der Geschichte und Bedeutung des Königsreiches Urartu (9.-6. Jh., im Gebiet um den Wan-See bis zum heutigen Russisch-Armenien) und der Aufweis der erstaunlichen Ausstrahlung dieser Kultur in den ganzen Vorderen Orient bis hinein in die griechische Mediterranis. Nicht geringer waren seine wissenschaftlichen und organisatorischen Verdienste in der verantwortlichen Leitung einer international so führenden Kultur- und Forschungsstätte wie der Eremitage. In der von weltweiten ideologischen Spannungen und Konflikten erfüllten Zeit seines Wirkens hat sich Boris Piotrowskij durch vorbildiches Pflichtgefühl, strenge Wissenschaftlichkeit, urbane Humanität und Solidarität mit den allgemeingültigen Werten der Forschung in der ganzen Welt eine unantastbare Autorität erworben, deren äußeres Zeichen zahlreiche internationale Auszeichnungen höchsten Ranges wurden.