Pierre-Kaloyann a été formé par la pianiste lituanienne Muza Rubackyté et a participé à des master classes données par de grands maîtres du piano tels que György Sebök, Sergio Perticaroli, Bruno Rigutto, Klaus Hellwig et Jean-François Heisser.
En 2007, il est diplômé en piano avec la mention très bien au Conservatoire national supérieur de musique de Paris, où il a suivi l’enseignement de Brigitte Engerer et d’Alain Planès pendant quatre ans. Il s’y est également perfectionné en direction d’orchestre auprès de François-Xavier Roth et en analyse musicale auprès de Claude Ledoux.
C’est également en 2007 qu’il a fondé le Trio Atanassov avec le violoniste Perceval Gilles et la violoncelliste Sarah Sultan. Le trio est lauréat des plus grands concours internationaux de musique de chambre du monde, se produit dans toute l’Europe et a enregistré trois CD consacrés à la musique française et tchèque. Le dernier en date, Bohemian Rhapsodies (Dvořák /Suk), est sorti en 2022 sous le label Paraty.
Lorsqu’il ne se produit pas avec son trio, Pierre-Kaloyann Atanassov partage la scène avec d’autres artistes comme la violoncelliste Olivia Gay, le violoniste Svetlin Roussev, les altistes Manuel Vioque-Judde et Léa Hennino, la clarinettiste Shelly Ezra et la soprano Clémentine Decouture…
Parallèlement à ses activités de concertiste, Pierre-Kaloyann est titulaire du Certificat d’Aptitude à l’enseignement du piano et professeur de piano au conservatoire de Vannes en Bretagne. Il est également directeur artistique de la saison de musique de chambre « La Schubertiade de Sceaux » près de Paris et d’un festival en Bretagne.