Несколько выбивается из списка блестящих военачальников и офицеров прадед Петра Аркадьевича Алексей Емельянович Столыпин (1744–1810). Его увлечением было не военное дело, а коммерция. После службы в Лейб-кампанском корпусе и отставки в чине поручика Алексей Емельянович построил возле имения оборудованные по последнему слову техники винокуренные заводы и сумел получить (каким способом, можно только догадываться) крайне выгодные казенные подряды на поставки вина военному ведомству. Это сделало его владельцем крупнейшего состояния и позволило завязать прочные связи в среде высшей придворной аристократии. Предприимчивого помещика избирают предводителем пензенского дворянства, а его прибылей хватает не только на покупку роскошных домов в Петербурге и Москве, сел в Пензенской губернии, но даже на такую прихоть, как содержание одного из лучших в России крепостных театров (позднее столыпинская труппа станет основой московского Малого театра). Деньги и связи дали возможность Алексею Емельяновичу доказать древность своего рода и внести его в VI часть дворянской родословной книги Пензенской губернии, что делало Столыпиных столбовыми дворянами (это было значительно престижнее просто потомственного дворянства).
Впрочем, подобная предприимчивость и равнодушие к государевой службе были явным исключением в роду Столыпиных. Дед Петра Аркадьевича Дмитрий Алексеевич (1785–1826) пошел по проторенному предками пути воина. После окончания Московского университетского благородного пансиона (где позднее обучался и Лермонтов) он проходит военную службу в лейб-гвардии конно-артиллерийской роте, где и получает первое офицерское звание. Впервые юный конноартиллерист отличается в битве под Аустерлицем, в которой проявляет выдающуюся личную храбрость. Но молодой офицер серьезно интересуется и вопросами военной теории, а его публикации используются для создания первого в Российской армии артиллерийского устава. После Отечественной войны Столыпин служит в Южной армии, где и получает генеральские эполеты. Встречаются утверждения о его близости в данный период к декабристам, однако документов на этот счет не существует, и можно предположить, что дело ограничивалось не более чем приятельскими отношениями с некоторыми заговорщиками. Во всяком случае, никаких официальных обвинений в адрес Столыпина после подавления военного мятежа выдвинуто не было, да и трудно представить, чтобы генерал с его понятиями о чести и верности присяге участвовал в заговоре.
Дед по матери Петра Аркадьевича генерал от артиллерии генерал-адъютант Михаил Дмитриевич Горчаков (1793–1861) — одна из наиболее заметных фигур в военной истории России. Он был участником Отечественной войны (в том числе Бородинской битвы), Заграничного похода 1813–1814 годов (в том числе Битвы народов под Лейпцигом), польской войны 1830–1831 годов. Во время похода в Венгрию в 1849 году генерал Горчаков назначается начальником штаба действующей армии и проявляет незаурядные способности стратега. Во время Восточной (Крымской) войны 1853–1856 годов он сначала командует тремя пехотными корпусами, действовавшими на Дунае и побережье Черного моря до Буга, а после их вывода из пределов Валахии и Молдавии (по предательскому требованию австрийского императора Франца Иосифа I, оставшегося на троне только благодаря вводу в 1849 году российских войск в Венгрию) назначается командовать Южной армией на северо-западном побережье Черного моря и реке Прут. После высадки войск антироссийской коалиции в Крыму генерал некоторое время командует Крымской армией, а в феврале — августе 1855 года руководит обороной Севастополя. С января 1856 года Горчаков — наместник Царства Польского и главнокомандующий 1-й армией. Согласно завещанию он был похоронен в Севастополе, героическая оборона которого была для генерала главным событием в наполненной сражениями и подвигами жизни.
Отец Петра Аркадьевича — Аркадий Дмитриевич Столыпин (1822–1899) во многом повторил блестящую боевую биографию генерала Горчакова, также став генералом от артиллерии. Как офицер Генерального штаба он участвует в Венгерском походе и за боевые отличия досрочно получает капитанский чин, в Восточную войну сражается на Дунае и в Севастополе (где получает золотую саблю с надписью «За храбрость»). Кстати, в Севастополе Аркадий Столыпин становится другом тогда никому не известного молодого офицера-артиллериста Льва Толстого, и их закаленная в пороховом дыму дружба сохранится навсегда.