Peter Sarsgaard est né le 7 mars 1971 à Belleville, dans l'Illinois aux États-Unis, dans une famille de militaire. Après avoir terminé une école jésuite dans le Connecticut, Peter Sarsgaard a étudié à l'université d'État du Missouri à Saint-Louis. Depuis l'enfance, il rêvait de devenir acteur, c'est pourquoi il a terminé l'école d'art dramatique "The Actors Studio", ce qui lui a permis d'obtenir ses premiers rôles à la télévision et dans les théâtres de New York. À la même époque, Peter Sarsgaard a également joué de petits rôles dans les séries "New York, police judiciaire" et "New York Undercover".

Les débuts au cinéma de Peter Sarsgaard ont eu lieu en 1995 dans le célèbre film de Tim Robbins "Dead Man Walking". Peter s'est révélé être un acteur débutant assez chanceux – dès 1998, il a participé au tournage de cinq films, parmi lesquels figurait le film du réalisateur Randall Wallace "L'Homme au masque de fer", où brillait une remarquable distribution menée par Leonardo DiCaprio, John Malkovich et Gérard Depardieu. La même année, Peter Sarsgaard a travaillé avec Kate Hudson et Casey Affleck dans la comédie de Morgan J. Freeman "Desert Blue". Peu de temps après, il a rejoint la distribution du drame criminel du réalisateur Larry Clark "Another Day in Paradise". Cette fois, les collègues stars de Peter étaient James Woods et Melanie Griffith.

Un excellent départ a ouvert à Peter Sarsgaard la voie vers d'autres projets cinématographiques très dignes, et en 1999, le jeune acteur a obtenu un rôle dans un autre projet oscarisé – le drame de Kimberly Peirce "Boys Don't Cry". Malgré le fait que sa célèbre partenaire – l'actrice Hilary Swank ait reçu toutes les récompenses possibles dans le monde du cinéma, et que Peter Sarsgaard n'en ait reçu aucune, le jeu de l'acteur a été reconnu psychologiquement crédible et a mérité une excellente évaluation de la part des critiques.

Peter Sarsgaard a eu de nombreuses relations amoureuses avec des femmes, cependant aucune romance n'a conduit l'acteur au mariage. Ce n'est qu'en 2009 que l'actrice Maggie Gyllenhaal est devenue son épouse. Le couple a eu deux filles - Ramona et Gloria.