Мировую известность Питер О'Тул получил после выхода на экраны в 1962 году фильма "Лоуренс Аравийский", в котором он сыграл главную роль.

Дважды актер претендовал на "Оскар" за роль английского короля Генриха II ("Беккет" 1964, "Лев зимой" 1968). Среди заметных ролей 1970-х годов — роль Тиберия в драме "Калигула" (1979).

О’Тул известен как хронический неудачник премии "Оскар": он номинировался восемь раз в категории "Лучшая мужская роль", но не выиграл ни разу. О’Тул уступал победу таким знаменитым актёрам как Грегори Пек, Марлон Брандо, Роберт Де Ниро и другим. Когда в 2003 году Американская академия киноискусства наконец удостоила его почётной премии за вклад в развитие кино, он первоначально отказался принять награду, но, в конечном счете, изменил своё решение и появился на церемонии.

Питер О'Тул был женат двадцать лет, до 1979 года, на актрисе Шан Филлипс из Уэльса. От этого брака у О’Тула две дочери Кэйт и Патрисия. Обе они актрисы. У него также есть сын Лоркан от бывшей модели Карен Саммерфилд.