Герой Социалистического Труда (03.04.1975), доктор технических наук (1978), профессор.
Родился 23 мая 1931 года в хуторе Валуйск ныне Луганской области Украины. С 1954 года после окончания Харьковского авиационного института работает в конструкторском бюро О.К.Антонова. Инженер-конструктор, начальник сборочной мастерской, начальник сборочного цеха, ведущий инженер по лётным испытаниям, заместитель главного конструктора и начальник филиала ОКБ на серийном заводе в Ташкенте в период запуска в серию транспортного самолёта Ан-22 «Антей».
В 1965 году назначен директором завода № 573 (с 1966 года — Киевского механического завода, КМЗ) Минавиапрома СССР. Он был Главным конструктором во время создания тяжёлого дальнего самолёта для перевозок крупногабаритных грузов Ан-124 «Руслан». Затем — первый заместитель генерального конструктора.
Он участвовал в создании около 100 типов и модификаций самолётов «Ан». Под его руководством в АНТК имени О.К.Антонова проведены фундаментальные исследования и решен ряд основополагающих проблем, результаты которых имеют первостепенное значение для развития транспортной авиации.
В частности, разработаны научные основы проектирования многоцелевых самолётов народно-хозяйственного применения, тяжелых транспортных самолётов, базирующихся на грунтовых аэродромах, сформирована и развита концепция аэродинамической и весовой компоновки широкофюзеляжных транспортных самолётов с умеренной суперкритической профилировкой крыльев большого удлинения и малым запасом устойчивости, которая впервые в мире была реализована на самолёте Ан-124, благодаря чему его лётно-технические характеристики превышают на 30-35% характеристики зарубежного аналога.
П.В.Балабуев разработал ряд научных положений и реализовал на практике в АНТК имени О.К.Антонова методы автоматизированного проектирования и конструирования самолёта на этапах его создания — от общих видов до изготовления деталей агрегатов планера на станках с программным управлением. В результате создана отечественная научная школа автоматизированного проектирования и конструирования транспортных самолётов.
С 1984 по 1991 год — генеральный конструктор КМЗ имени О.К.Антонова Минавиапрома СССР, а с 1991 по 2005 год — генеральный конструктор Авиационного научно-технического комплекса (АНТК) имени О.К.Антонова.
В период распада СССР он первым среди всех руководителей КБ страны добился разрешения выкупить для фирмы самолёт Ан-124 и начать его коммерческую эксплуатацию.
Постепенно в АНТК сложилось подразделение по международным транспортным перевозкам, доходы от которого в сочетании с другой хозрасчетной деятельностью фирмы позволили в период тяжелого экономического кризиса сохранить уникальные кадры специалистов и продолжить создание новейших самолётов.
При активном участии П.В.Балабуева создается ряд международных консорциумов, ассоциаций, корпораций, авиакомпаний, куда входит АНТК имени О.К.Антонова и ряд авиационных, моторных, приборных, финансовых предприятий России, Украины, Узбекистана. В эти годы спроектированы, построены, введены в эксплуатацию самолёты Ан-38, несколько модификаций Ан-74, Ан-32, прошёл программу испытаний Ан-70, разработаны Ан-218 и Ан-180.
В 1994 году выступил инициатором создания регионального пассажирского самолёта нового поколения Ан-140. Вся программа создания этой машины заняла около пяти лет.
В конце 1995 года был подписан контракт, по условиям которого АНТК помогает организовать производство Ан-140 на иранском предприятии НЕSA. 4 февраля 2001 года первый Ан-140 (Iran-140), построенный в Иране с большой долей участия украинских предприятий, впервые поднялся в небо.
Окрепли позиции транспортного подразделения АНТК – авиакомпании “Авиалинии Антонова” на международном рынке воздушных перевозок крупногабаритных и сверхтяжёлых грузов. Был проведен большой комплекс работ по модернизации Ан-225 «Мрия» и подготовке его для коммерческой эксплуатации.
С 27 мая 2005 года — на пенсии. Жил в городе Киеве. Скончался 17 мая 2007 года. Похоронен в Киеве на Городском кладбище «Берковцы».
Лауреат Государственной премии СССР (1973). Лауреат Государственной премии Украинской ССР (1979), Заслуженный деятель науки и техники Украины (1991). Лауреат Премии имени Петра Великого (2001). Премия имени Эдварда Уорнера (2001).
Награждён советскими орденами Ленина (03.04.1975), Трудового Красного Знамени (22.07.1966), российским орденом Дружбы (1998), украинскими орденами Державы (1999), «За заслуги» 3-й, 2-й и 1-й степеней (1992, 1996 и 1998), Ярослава Мудрого 5-й степени (2001), медалями.
«Почётный гражданин города Киева» (1998).
В Киеве на доме, в котором жил П.В.Балабуев, установлена мемориальная доска.