Peter Seamus O'Toole stammt aus dem westirischen County Galway, verbrachte seine Kindheit jedoch im englischen Leeds in einem ärmlichen irischen Einwandererviertel. Im Alter von elf Jahren besuchte er erstmals eine Schule, die Konventschule St. Anne's, verließ diese jedoch nach drei Jahren, um als Laufbursche zu arbeiten. Bevor er seinen Dienst bei der "Royal Navy" antrat, arbeitete er eine Weile als Journalist für die Zeitung "Yorkshire Evening News".
Mit 17 Jahren sammelte der Schauspieler erste Bühnenerfahrungen als Laie, bevor er 1952 ein Stipendium an der "Royal Academy of Dramatic Arts" erhielt. Nach dem Studienabschluss dauerte es nicht lange, bis sein Filmdebüt Mitte der 50er Jahre folgte. Seine Titelrolle im Historienepos "Lawrence von Arabien" im Jahr 1962 stellte den Auftakt einer weltweit erfolgreichen Karriere dar. Nach dieser ersten "Oscar"-Nominierung folgten sieben weitere als "Bester Hauptdarsteller" für seine Rollen in "Becket", "Der Löwe im Winter", "Goodbye, Mr. Chips", "The Ruling Class", "Der lange Tod des Stuntman Cameron", "Ein Draufgänger in New York" und "Venus". 2003 erhielt Peter O'Toole den "Ehrenoscar" für sein Lebenswerk, den er jedoch erst nicht entgegen nehmen wollte. Schließlich ließ er sich von seinen Kindern überreden und bekam die Trophäe von Meryl Streep überreicht.
In den Neunzigern veröffentlichte Peter O'Toole seine viel gelobten Memoiren in zwei Bänden. Mitte 2012 gab der Schauspieler bekannt, dass er sich aus dem Filmleben zurückziehen werde, da er "nicht mehr das Herz dafür" habe. Privat lebt die Filmlegende in London und war bereits zwei Mal verheiratet. Aus diesen Ehen resultieren die Kinder Kate, Pat und Lorcan.