Der in Torquay geborene Diplomatensohn Peter Edward Cook wollte in seiner Jugendzeit zunächst in die Fußstapfen seines Vaters treten. Diesen Wunsch gab er jedoch während der Studienzeit an der "University of Cambridge" zugunsten der Schauspielerei auf. In Cambridge, wo Peter Cook Englisch und Deutsch studierte, trat er dem renommierten "Cambridge Footlights Club" bei, wo er seine ersten Sketche schrieb und auf die Bühne brachte. Als Präsident des Clubs schrieb er auch Sketche für etablierte britische Komiker wie Kenneth Williams.
Den ersten großen Erfolg konnte der Komiker mit seiner Show "Beyond the Fringe" auf seinem Steckbrief verbuchen, die er gemeinsam mit seinem langjährigen Freund und Arbeitskollegen Dudley Moore schrieb und spielte. Es folgten zahlreiche gemeinsame Projekte wie die Fernsehsendung "Not Only … But also", die Komödie "Letzte Grüße von Onkel Joe" und ihre letzte gemeinsame Arbeit 1973, das Bühnenprogramm "Good Evening". Obwohl ihnen diese Show einen "Grammy" und einen "Tony Award" einbrachte, beendeten die beiden daraufhin ihre gemeinsame Zusammenarbeit.
Peter Cook war seit den 1980er Jahren zunehmend in kleineren Rollen im Kino zu sehen wie für die Komödie "Police Epidemy", die Kriegssatire "Zu spät – Bombe fliegt!" oder Rowan Atkinsons Pilotfilm "Black Adder". Neben seiner Arbeit als Komiker und Schauspieler engagierte er sich für "Amnesty International" und griff dem Satiremagazin "Private Eye" finanziell unter die Arme.
Privat war der Schauspieler drei Mal verheiratet. Zeit seines Lebens hatte Peter Cook ein Alkoholproblem, das schließlich auch zu einem schwerwiegenden Leberschaden führte. Der Komiker starb 1995 an den Folgen einer Magenblutung.