Por el pacto de Madrid de 1339, ayudó a Alfonso XI de Castilla a defenderse de Marruecos en la conquista de Algeciras (1344) y en el intento de la conquista de Gibraltar (1349).

Al iniciar su reinado, el Reino de Mallorca estaba gobernado por su cuñado (y tío lejano) Jaime III de Mallorca, bisnieto de Jaime I el Conquistador. Según el testamento del Conquistador, el rey mallorquín era vasallo del aragonés, vasallaje que sólo se reconoció por la fuerza a raíz de la campaña de conquista de Alfonso el Franco (1285), que duró hasta que, por el tratado de Anagni (1295), Jaime II renunció a esta soberanía.

Tras enfrentarse por diversas cuestiones, Pedro IV declaró al rey mallorquín culpable del proceso abierto en su contra (1343) y, en cumplimiento de la sentencia, invadió Mallorca y derrotó a las tropas de Jaime III en Santa Ponça. Después conquistó también el Rosellón; tras rendirse, Jaime III fue desposeído del trono. Se le respetó la señoría de Montpellier desde donde intentó recuperar la Cerdaña y el Conflent. Atacó Mallorca (1349) y fue vencido de forma definitiva en la batalla de Llucmajor en la que murió Jaime III.

Tras la muerte de Jaime III, Pedro permitió que Jaime IV (preso hasta 1362), conservara este título de forma puramente formal, pero a su muerte en 1375, el propio Pedro IV la asumió el cargo. Así se incorporó el Reino de Mallorca a la Corona de Aragón de forma definitiva, situación que se mantuvo hasta los Decretos de Nueva Planta.

En 1347 y 1348 tuvo que sofocar la revuelta de la Unión de Aragón, coaligada a la Unión de Valencia y dirigida por su hermanastro el Infante Fernando de Aragón, que no aceptaban que hubiera nombrado heredera de la corona a su hija mayor, Constanza de Aragón, ya que en ese momento no tenía ningún hijo varón.

La peste negra provocó la muerte de la reina Leonor de Portugal (1348) con la que Pedro se había casado un año antes. Al enviudar, contrajo nuevo matrimonio con Leonor de Sicilia con la que tuvo tres hijos: Juan, Martín y Leonor, esposa de Juan I de Castilla.

En 1351 entró en guerra contra Génova, apoyando a Venecia, ya que los genoveses promovían revueltas en Cerdeña. Los genoveses ocuparon el Alguer de donde fueron expulsados por los catalanes en 1354. Posteriormente la ciudad fue repoblada con catalanes, lo que explica que la ciudad sarda aún sea hoy en día catalanohablante. Pedro IV tuvo que sofocar también una revuelta de los Arborea en la isla entre 1364 y 1386.

También se enfrentó con Pedro I el Cruel de Castilla en la conocida como "guerra de los dos Pedros". Pedro I quería recuperar los territorios murcianos que habían pasado al Reino de Valencia. El conflicto terminó con la paz de Almazán en 1375 sin vencedores ni vencidos. Los desastres de esta guerra se sumaron a la peste negra y a otros desastres naturales como la sequía o las plagas de langostas.

Durante su reinado se instituyó la Generalidad, en las Cortes celebradas en Barcelona, Vilafranca del Penedés y Cervera en 1358-1359. Castilla había invadido Aragón y Valencia lo que dio lugar a diversos enfrentamientos bélicos que ocasionaron grandes gastos a la corona. Por eso, las Cortes designaron doce diputados con atribuciones ejecutivas en materia fiscal así como unos "oyentes de cuentas" que controlaban la administración bajo la autoridad de Berenguer de Cruïlles considerado el primer Presidente de la Generalidad.

Mandó crear los Sepulcros Reales del monasterio de Poblet.