Питър О'Тул е роден и израснал в Лийдс, Йоркшир, Англия, като син на Констанс Джейн Елиът (Фъргюсън), шотландска медицинска сестра, и Патрик Джоузеф О'Тул, ирландски металист, футболист и букмейкър на състезателни писти. След като завършва училище, той решава да стане журналист и започва работа като копист във вестник. Въпреки че успява да стане репортер, той открива театъра и дебютира на сцената на 17-годишна възраст. В продължение на две години служи като радист в Кралския флот, след което посещава Кралската академия за драматични изкуства, където негови съученици са Албърт Фини, Алън Бейтс и Ричард Харис.
О'Тул прекарва няколко години на сцената на Bristol Old Vic, след което прави незабележим филмов дебют в класиката на Дисни "Отвлечени" (1959). През 1962 г. е избран от Дейвид Лийн да изиграе Т. Е. Лорънс в епичната драма на Лийн "Лорънс Арабски" (1962). Ролята превръща О'Тул в международна суперзвезда и му носи първата номинация за Оскар за най-добър актьор в главна роля. През 1963 г. играе Хамлет под режисурата на Лорънс Оливие в премиерната постановка на Кралския национален театър. Продължава да се снима успешно в богати в художествено отношение филми, както и в по-малко артистични, но комерсиално печеливши проекти. Получава номинации за "Оскар" (но не и за "Оскар") за седем различни филма.
Въпреки това медицински проблеми (първоначално смятани за предизвикани от пиенето, но оказали се рак на стомаха) заплашват да унищожат кариерата и живота му през 70-те години на ХХ век. Той оцелява, като се отказва от алкохола, и след сериозно лечение се завръща в киното с триумфални изпълнения в "Каскадьорът" (1980) и "Моята любима година" (1982). Загубил младежката си красота от времето и пиенето, О'Тул все по-трудно намира значими роли, макар че остава един от най-великите актьори на своето поколение. От брака си с актрисата Сиан Филипс има две дъщери - Пат и Кейт О'Тул. Той има и син, Лоркан О'Тул, от модела Карън Браун.
На 14 декември 2013 г. Питър О'Тул умира на 81-годишна възраст в Лондон, Англия. - И.И. превод