Petri Käpylä wurde in Oulainen, Finnland geboren und verbrachte seine Kindheit und Jugend in einer abgelegenen ländlichen Gegend ohne Lichtverschmutzung. Der Sternenhimmel in den langen Winternächten weckte in ihm das Interesse an der Astronomie. Petri interessierte sich zudem schon von klein auf für Computer und Informatik. Diese lebenslangen Interessen führten zunächst zu einer Karriere in der Astrophysik und nun zu seiner Ernennung zum Professor für Computational Astrophysics an der Universität Graz.
Petri erwarb einen Master-Abschluss in Astronomie an der Universität Oulu in Finnland mit einer Arbeit über numerische Simulationen von Akkretionsscheiben. Danach verlagerten sich seine Forschungsinteressen vorwiegend auf den Bereich der stellaren Astrophysik und insbesondere auf die Probleme der Konvektion und der Dynamos in sonnenähnlichen Sternen. Petri promovierte 2006 an der Universität Helsinki mit einer Arbeit über Vergleiche zwischen 3D-Simulationen der Sternenkonvektion und Mean-Field-Theorien der Hydrodynamik und Magnetohydrodynamik. Der Großteil der Forschungsarbeiten für die Doktorarbeit wurde am Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg, Deutschland durchgeführt.
Danach hatte Petri Postdoc- und Juniorgruppenleiter-Positionen am Nordic Institute for Theoretical Physics (NORDITA) in Stockholm, Schweden, sowie an der Universität Helsinki inne. Nach weiteren Tätigkeiten als leitender Wissenschaftler an der Aalto-Universität in Espoo, Finnland und am Leibniz-Institut für Astrophysik (AIP) in Potsdam, Deutschland erhielt Petri ein DFG-Heisenberg-Stipendium, mit dem er an der Universität Göttingen tätig war. Seit 2023 ist er Gruppenleiter am Institut für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg.
Ein Großteil von Petris jüngster Forschung konzentriert sich auf ein Problem, das in der Fachwelt als „Konvektionsrätsel“ bekannt ist – die Diskrepanz zwischen aktuellen globalen 3D-Simulationen und großräumigen Beobachtungsgrößen der Sonne. Zu letzteren zählen die ungleichmäßige Rotation und die zyklische magnetische Aktivität der Sonne. Im Mittelpunkt des Problems steht die korrekte Modellierung von Strömungen in der Sonnenhülle. Dies führte zum ERC Advanced Grant „New Paradigm of Stellar Convection (NEOCON)“, den Petri in Graz leiten wird. Das Projekt untersucht die Hypothese, dass die Konvektion in sonnenähnlichen Sternen durch Oberflächenabkühlung angetrieben wird, was zu einem stark nicht-lokalen „kühlen Entropieregen“ führt, und dass der Magnetismus einen viel stärkeren Einfluss auf großräumige Konvektionsströmungen hat als bisher angenommen. Beide Ideen haben das Potenzial, zu einer radikal neuen Perspektive auf die stellare Konvektion zu führen, mit weitreichenden Konsequenzen für andere Bereiche der Astrophysik. Die Gruppe für computergestützte Astrophysik wird in den kommenden Jahren intensiv daran arbeiten, die neuen Vorstellungen zur Konvektion in numerische Simulationen umzusetzen.