Peter Sarsgaard nació el 7 de marzo de 1971 en Belleville, estado estadounidense de Illinois, en el seno de una familia de militares. Tras graduarse en una escuela jesuita en Connecticut, Peter Sarsgaard se formó en la Universidad Estatal de Misuri en San Luis. Desde niño soñaba con ser actor, por lo que se graduó en la escuela de arte dramático "The Actors Studio", lo que le permitió obtener sus primeros papeles en televisión y en los teatros de Nueva York. Fue entonces cuando Peter Sarsgaard también interpretó pequeños papeles en las series "La ley y el orden" y "Policías de incógnito".

El debut cinematográfico de Peter Sarsgaard se produjo en 1995 en la famosa película de Tim Robbins "Pena de muerte". Peter resultó ser un actor principiante bastante afortunado: ya en 1998 participó en el rodaje de cinco películas, entre las que se encontraba la película del director Randall Wallace "El hombre de la máscara de hierro", donde brillaba un reparto magnífico encabezado por Leonardo DiCaprio, John Malkovich y Gérard Depardieu. Ese mismo año, Peter Sarsgaard trabajó junto a Kate Hudson y Casey Affleck en la comedia de Morgan J. Freeman "Desert Blue". Algún tiempo después ya se había incorporado al reparto del drama criminal del director Larry Clark "Another Day in Paradise". En esta ocasión, los colegas estelares de Peter fueron James Woods y Melanie Griffith.

Un excelente comienzo abrió a Peter Sarsgaard el camino hacia otros proyectos cinematográficos muy dignos, y en 1999 el joven actor obtuvo un papel en otro proyecto premiado con el Óscar: el drama de Kimberly Peirce "Boys Don't Cry". A pesar de que su famosa compañera, la actriz Hilary Swank, recibió todo tipo de premios en el mundo del cine, y Peter Sarsgaard no obtuvo ninguno, la interpretación del actor fue reconocida como psicológicamente veraz y mereció una excelente valoración por parte de la crítica.

Peter Sarsgaard tuvo numerosas relaciones románticas con mujeres, sin embargo, ningún romance llevó al actor al matrimonio. Solo en 2009 se convirtió en su esposa la actriz Maggie Gyllenhaal. La pareja tuvo dos hijas: Ramona y Gloria.