Olağanüstü yeteneklere sahip bir başrol oyuncusu olan Peter O'Toole, İskoç bir hemşire olan Constance Jane Eliot (Ferguson) ile İrlandalı bir metal plakacı, futbolcu ve yarış pisti bahisçisi olan Patrick Joseph O'Toole'un oğlu olarak Leeds, Yorkshire, İngiltere'de doğdu ve büyüdü. Okuldan ayrıldıktan sonra gazeteci olmaya karar verdi ve işe gazete fotokopicisi olarak başladı. Muhabir olmayı başarmasına rağmen tiyatroyu keşfetti ve 17 yaşında ilk kez sahneye çıktı. Kraliyet Donanması'nda iki yıl telsizci olarak görev yaptı, ardından sınıf arkadaşları arasında Albert Finney, Alan Bates ve Richard Harris'in de bulunduğu Kraliyet Dramatik Sanatlar Akademisi'ne katıldı.O'Toole Bristol Old Vic'te birkaç yıl sahnede kaldı, ardından Disney klasiği Kidnapped (1960) filminde göze çarpmayan bir çıkış yaptı. 1962'de David Lean tarafından Lean'in epik draması Arabistanlı Lawrence'da (1962) T.E. Lawrence'ı oynaması için seçildi. Bu rol O'Toole'u uluslararası bir süperstar yaptı ve ona Başrolde En İyi Erkek Oyuncu dalında ilk Akademi Ödülü adaylığını kazandırdı. 1963 yılında Kraliyet Ulusal Tiyatrosu'nun prömiyer prodüksiyonunda Laurence Olivier'in yönetiminde Hamlet'i oynadı. Sanatsal açıdan zengin filmlerin yanı sıra daha az sanatsal ama ticari açıdan ödüllendirici projelerde başarılı bir şekilde yer almaya devam etti. Yedi farklı filmle Akademi Ödülü adaylığı elde etti (ancak Oscar alamadı). 1970'lerde yaşadığı sağlık sorunları (başlangıçta içki içmesinden kaynaklandığı düşünülen ancak mide kanseri olduğu ortaya çıkan) kariyerini ve hayatını yok etmekle tehdit etti. Alkolü bırakarak hayatta kaldı ve ciddi bir tıbbi tedavinin ardından Ecelle Yarış (1980) ve En Sevdiğim Yıl (1982) filmlerindeki başarılı performanslarıyla sinemaya geri döndü. Gençlik güzelliğini zamana ve içkiye kaptıran O'Toole, kendi kuşağının en büyük aktörlerinden biri olarak kalsa da anlamlı rolleri giderek daha zor bulur oldu. Aktris Siân Phillips ile olan evliliğinden Pat ve Kate O'Toole adında iki kızı oldu. Ayrıca model Karen Brown'dan Lorcan O'Toole adında bir oğlu vardı.14 Aralık 2013'te Peter O'Toole 81 yaşında Londra, İngiltere'de öldü.