Джон Питер Сарсгаард родился 7 марта 1971 года в городе Беллвил, штат Иллинойс, США. Его отец работал военным инженером на базе Военно-воздушных сил, а позже был сотрудником «Monsanto Company» и IBM. Питер рос в строгой католической семье и даже помогал служителям церкви. За годы своей юности он сменил двенадцать мест жительства из-за постоянных командировок отца. В возрасте семи лет Сарсгаард мечтал стать знаменитым футболистом и брал уроки балета, чтобы развить координацию. Но после нескольких неудачных матчей Питер переключил своё внимание на литературу и сценическое искусство.
После окончания школы в штате Коннектикут он поступил в колледж Bard в Нью-Йорке, а через два года, в 1991 году, стал студентом Вашингтонского университета, где основал комедийную импровизационную труппу «Mama's Pot Roast». Будучи в Вашингтоне, Питер начал выступать на сцене одного из театров Нью-йоркской школы-студии актёров. В 1993 году он успешно окончил университет и окончательно перебрался в Нью-Йорк.
Свою карьеру Сарсгаард начинал с второстепенных ролей в телевизионных проектах «Закон и порядок», «Полицейские под прикрытием» и «Не прислоняться». В 1995 году он впервые сыграл в полнометражном фильме «Мертвец идёт». Далее последовала череда независимых проектов, например, «Ещё один день в раю», где актёр сыграл наряду с Джеймсом Вудом, Мелани Гриффит, Винсетом Картейсером и Наташей Грегсон Вагнер.
В 1998 году актер получил свою первую существенную роль в картине «Человек в железной маске», в которой сыграл Рауля, сына Атоса, героя Джона Малковича. В фильме фигурируют персонажи романов Александра Дюма, но сама лента очень отдалённо напоминает содержание его книг. Отзывы критиков о картине были противоречивыми, но кассовые сборы по всему миру составили сто восемьдесят два миллиона долларов.
Важным поворотным моментом в карьере Сарсгаарда ознаменовался 2003 год - он снялся в картине «Афера Стивена Гласса» в роли журналиста и главного редактора The New Republic. Сюжет фильма основан на реальных событиях. San Diego Union-Tribune писал, что Питеру Сарсгаарду удалось точно передать флегматичный и циничный нрав Чарльза Лейна, а члены жюри премий «Золотой глобус» и Independent Spirit Award представили актёра в номинациях «Лучшая роль второго плана».
Затем Питер Сарсгаард снялся в комедии «Страна садов», и в биографической картине «Кинси». В одной из сцен Питеру пришлось целоваться с исполнителем главной роли Лиамом Нисоном: «Это было не так тяжело, как бегать во всём снаряжении в ленте «Морпехи». Мне гораздо легче преодолеть неловкость, чем выполнить изнуряющее физическое упражнение. Я думаю, чем больше вы боитесь подобных сцен, вроде поцелуев с другим парнем, тем труднее вам будет потом с этим жить. Просто расслабьтесь. На самом деле, это не так ужасно» - поделился актер.
В картине «Морпехи» актёр сыграл в паре с Джейком Джилленхолом. Лента основана на одноимённых мемуарах Энтони Своффорда о войне в Персидском заливе. В 2008 году актёр снялся с Джоном Фостером и Сиенной Миллер в драме «Тайны Питтсбурга», экранизации романа Михаила Шейбона. В фильме Сарсгаард играет Кливленда, бисексуального друга героини Сиенны Миллер. Также актёр исполнил роль федерального агента в комедии «Рыцарь дня», релиз которой состоялся в июне 2010 года.
Питер Сарсгаард славится своими романами с лучшими красавицами Голливуда: от Диты фон Тиз до Шалом Харлоу. Однако после знакомства с сестрой своего партнёра по фильму «Морпехи» актёр остепенился. С Мегги Джиленхал они объявили о помолвке в 2006 году, а 3 октября родилась их дочь Рамона. В мае 2009 года пара официально узаконила свои отношения на свадебной церемонии в Италии. Через три года у них родилась еще одна дочь Глория Рэй Сарсгаард.
Актер и по сей день не бросает театра, с которого когда-то начинал, а также иногда снимается на телевидении. На счету Питера огромное количество номинаций на всевозможные кинопремии, многие из которых обратились в награды - он становился победителем на кинофестивалях в Торонто, Стокгольме, Сент-Луисе, Сан-Франциско, Канзасе, получал приз «Glitter Awards», «Chlotrudis Award»' и другие.