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Patrick Poivre d'Arvor est le fils d'une mère née à Nantes de parents auvergnats et d'un père d'origine bretonne, représentant en chaussures. Il a une soeur, Catherine, et un frère, Olivier (né en 1958, écrivain et responsable culturel).
Dès l'âge de deux ans et durant toute son enfance, il passe toutes les vacances à Trégastel, en Bretagne, lieu auquel il est très attaché depuis.
À 13 ans, il est atteint d'« un début de leucémie » et se fait soigner en Alsace. Cette maladie lui inspire à 17 ans l'écriture de son premier roman Les Enfants de l'aube publié bien plus tard, en 1982.
Dès les années 1970, il ajoute à son nom - « Poivre » - un pseudonyme - « d'Arvor » - emprunté à son grand-père maternel, Jean-Baptiste Jeuge, relieur et poète connu sous le nom d'auteur de Jean d'Arvor, qui l'avait initié à l'écriture,.
En 1962, Patrick Poivre est bachelier à 15 ans,.
Il poursuit ses études à l'Institut d'études politiques de Strasbourg, où il effectue sa première année, profitant ensuite des procédures en place à l'époque pour aller à l'Institut d'études politiques de Paris dont il sort diplômé. Jack Lang, son professeur de droit, se souvient plus tard d'un étudiant « très brillant ».
Il est alors militant des Républicains indépendants (favorables à Valéry Giscard d'Estaing), et responsable régional de son mouvement de jeunesse, les Jeunes républicains indépendants (JRI) dont il avait intégré le bureau national avant d'en devenir le vice-président,. Il figure d'ailleurs à la une du mensuel France Moderne n°350 de mars 1970, le journal de la Fédération nationale des républicains indépendants.
Il étudie le russe et le serbo-croate à Langues O. Il est par ailleurs licencié en droit de la faculté de Reims.
En 1970, âgé de 22 ans, il intègre finalement le Centre de formation des journalistes (CFJ) pour devenir journaliste. Il en sera diplômé l'année suivante.
Il quitte cette année-là les Jeunes républicains indépendants.
Patrick Poivre d'Arvor se marie en avril 1971 avec Véronique Courcoux, institutrice puis mère au foyer, née à Tarbes le 23 avril 1942. Au début des années 2000, il a une relation de près de trois ans avec l'écrivain Claire Castillon : PPDA glisse quelques mots sur sa cadette de trente ans dans son roman La Mort de Don Juan. Entre 2007 et juillet 2008, il a une relation avec Agathe Borne, qui devient chroniqueuse dans l'émission Vol de nuit qu'il anime alors sur TF1.
Il a six enfants, les cinq premiers avec Véronique Courcoux et le dernier avec la présentatrice des éditions du week-end du journal télévisé de TF1 Claire Chazal : Dorothée (née 1963), Arnaud (né en 1972), Tiphaine (née en 1974 et décédée en 1975 de la mort subite du nourrisson), Solenn (née en 1975 et morte en 1995), Morgane (née en 1981) et François, né en 1995. En 2005 dans son livre Confessions, il reconnait pour la première fois la paternité de cet enfant, François Chazal Poivre d'Arvor, né d'une liaison avec Claire Chazal longtemps niée au public et à la presse.
En janvier 1995, sa fille Solenn, âgée de 19 ans et atteinte d'anorexie mentale, se suicide en se jetant sur une rame de métro. Elle laisse une lettre à son père : « Merci pour tout mais je n'aime pas la vie. Je veux être incinérée et gardée dans une petite boîte, mais pas jetée à la mer ». PPDA lui dédie deux livres Lettres à l'absente en 1993 et Elle n'était pas d'ici en 1995.
En 2004, Patrick Poivre, ses trois enfants (dont son fils Arnaud Poivre d'Arvor) et son frère Olivier déposent une requête en changement de nom auprès du Conseil d'État, afin de changer officiellement leur nom de famille en Poivre d'Arvor. La requête est satisfaite en septembre 2005 : Poivre d'Arvor devient bel et bien leur patronyme par décret.
Lors des élections européennes de 2004, sa fille Morgane est numéro deux de la liste « L'Ouest au coeur » (divers droite) présentée par Michel Hunault,.
La base généalogique de Daniel de Rauglaudre le fait descendre de Hugues Lepoivre établi au XVIIe siècle à Fouquières-lez-Lens dans le Pas-de-Calais. PPDA se dit « Breton d'origine et de coeur », né à Reims, dans la Marne. Il possède une maison de vacances dans les Côtes-d'Armor, sur la côte de granit rose à Trégastel, « à un kilomètre du Château de Costaérès » comme il le dit lui-même dans une interview accordée à la chaîne bretonne Armor TV, dont il est le parrain.
En 1971, à 24 ans, il est lauréat du concours « Envoyé spécial » de France Inter. Il y débute sa carrière de journaliste sous la direction de Roger Gicquel. Il est chargé des journaux du matin et de la revue de presse. Il devient ensuite grand reporter.
En 1974, il entre à Antenne 2 où il devient chef du service « politique intérieure », puis chef du service « politique, économique et social ». En 1975, il devient le visage du 20 heures.
En 1976, Jean-Pierre Elkabbach le choisit pour être rédacteur en chef adjoint du journal télévisé de 20 heures qu'il présente du 16 février 1976 au 28 juillet 1983.
De 1979 à 1981, il est éditorialiste de la rubrique « Humeur du jour » sur France Inter à 7 h 45. En 1981 il doit partager la présentation du journal de 20 heures avec Christine Ockrent (en alternance une semaine sur deux).
En 1982, pour la première fois de son histoire, le journal de 20 heures d'Antenne 2 devance celui de TF1 en nombre de téléspectateurs. En 1983, PPDA anime avec Jacqueline Alexandre une émission hebdomadaire d'information aux consommateurs, À nous 2 sur Antenne 2.
En 1984, il quitte Antenne 2 pour rejoindre la nouvelle chaîne Canal+ pour animer l'émission journalière de 19 à 20 heures Tous en scène jusqu'en 1985. En 1986, il fait un rapide passage sur la station de radio RMC où il est éditorialiste dans la matinale jusqu'en 1987.
En 1986, PPDA rejoint TF1 présidé par Hervé Bourges pour présenter l'émission dominicale À la folie pas du tout jusqu'en 1987.
En 1987, TF1 est privatisée et désormais sous le contrôle, le 6 avril de Francis Bouygues. Les président et vice-président Patrick Le Lay et Étienne Mougeotte l'installent le 31 août aux rênes du journal télévisé de 20 heures, qu'il présente du lundi au jeudi, relayé par Bruno Masure puis Claire Chazal le week-end. Le journal de la chaîne redevient le plus regardé de France devant celui d'Antenne 2. Il présente également l'émission À la folie le dimanche jusqu'en 1988. En 1988, Patrick Poivre d'Arvor obtient de TF1 de présenter une émission littéraire en dernière partie de soirée, Ex-libris, qui devient le 16 octobre 1999 Vol de nuit. Lors de la création de la chaîne d'information en continu LCI par le groupe TF1 en 1994, il anime également l'émission littéraire Place au livre. En 1989, il devient également directeur délégué à l'information de TF1 sous la direction de Patrick Le Lay (PDG de la chaîne depuis le 23 février 1988). En 2000, il est nommé vice-président de la nouvelle chaîne régionale bretonne privée TV Breizh lancée en septembre par Patrick Le Lay. Le 2 mai 2007, il coprésente avec Arlette Chabot le débat télévisé du second tour de l'élection présidentielle française de 2007 entre Nicolas Sarkozy et Ségolène Royal.
Patrick Poivre d'Arvor présente son dernier journal télévisé de 20 heures le 10 juillet 2008. Il est remplacé à partir du 25 août 2008 par Laurence Ferrari,,,. Patrick Poivre d'Arvor, qui avait l'intention de continuer à présenter le journal télévisé jusqu'en 2012, affirme alors que « cette éviction n' pas journalistique ». « Il aimerait bien, le fier albatros, devoir son éviction à des coups de bec un peu trop prononcés sur le nez du président de la République. » ironise Libération à propos des rumeurs d'intervention de Nicolas Sarkozy.
En septembre 2008, Patrick Poivre d'Arvor devient l'un des polémistes intervenant régulièrement dans On refait le monde sur RTL. En octobre 2008, il devient parrain de l'émission Qui l'a lu, sur Gulli,.
Il devrait parallèlement réaliser de « grandes interviews tout au long de l'année avec des personnalités de divers horizons » pour l'hebdomadaire Paris Match.
À partir de janvier 2009, Patrick Poivre d'Arvor présente sur France 5 La Traversée du miroir, une émission hebdomadaire d'interview de deux personnalités d'une durée de 52 minutes,.
À partir de février 2009, il anime sur la chaîne franco-allemande Arte six numéros de L'avis des autres, un magazine mensuel de géopolitique de deux heures diffusé en première partie de soirée, durant laquelle un panel de vingt-sept téléspectateurs (neuf Français, neuf Allemands, neuf représentants d'autres pays européens), interroge différents invités. Le magazine réalise toutefois des audiences jugées très faibles : 1,1 % de part de marché soit 272 000 téléspectateurs par exemple pour le deuxième numéro en mars 2009.
De mars à janvier 2011, il tient un billet dans le quotidien France Soir,.