Né avec la maladie d’Achondroplasie donnant lieu à un nanisme, Peter Dinklage fait de son handicap son plus bel atout. Après avoir suivi des cours de théâtre dans une université du New Jersey, l’état dans lequel il a grandi, il se fait remarquer au cinéma dès sa première apparition en 1995 dans Ca tourne à Manhattan. Il partage l’affiche avec Steve Buscemi, Catherine Keener et Dermot Mulroney, et incarne dans ce film dans le film un acteur qui regrette amèrement qu’on ne lui offre que des rôles caricaturaux, ne parvenant pas à être autre chose que le "nain de service". Une parodie qui n’est pas très éloignée de la réalité et qui lui permet de se faire connaitre par la profession pour son véritable talent, et non son apparence. Dinklage enchaîne ensuite les seconds rôles, essentiellement dans des comédies, comme Human Nature, le premier long-métrage de Michel Gondry, ou Elfe, un conte de noël dirigé par Jon Favreau, avec Will Ferrell. A la télévision, on entend sa voix dans un épisode de Seinfeld en 1995, et il interprète un dealer de drogue le temps d’une séquence de New York 911.

Sa carrière prend de l’ampleur à partir de 2003, lorsqu’il fait sensation dans le circuit des films indépendants grâce au rôle principal de la comédie douce-amère Le Chef de gare. Son personnage est affublé de l’exacte même maladie que lui et souffre du regard des autres. Si bien qu’il choisit d’embrasser sa solitude en s’isolant dans une petite gare quasi-désaffectée, dont il doit gérer le fonctionnement. Le malheureux ne tarde pas à faire la rencontre de ses nouveaux voisins, incarnés par Patricia Clarkson, Michelle Williams et Bobby Cannavale, qui lui redonnent goût à la vie. La presse est unanime tant sur le film que sur la prestation de l’acteur. Nommé pour différents prix, il écume les festivals prestigieux. Le comédien tourne ensuite de plus en plus, tant pour le petit que le grand écran. Il joue son propre rôle dans un épisode d’Entourage en 2005 ; et devient la même année l’un des héros du show de science-fiction Threshold : premier contact, qui est annulé après 13 épisodes. Le temps d'une saison, il incarne le petit ami de Julia (Joely Richardson) dans Nip/Tuck. Après les films Pénélope, Le Monde de Narnia : Chapitre 2 - Le Prince Caspian et Joyeuses funérailles, le public le découvre dans le remake américain de ce dernier, Panique aux funérailles

L’acteur descend d’une lignée de nobles aristocrates allemands, les Von Dinklage. Cela explique peut-être l’aisance naturelle avec laquelle il endosse l’armure de Tyrion Lannister, l’un des héros de la saga Game of Thrones, à partir de 2011. George R.R. Martin, l’auteur des romans, confie d’ailleurs qu’il était son premier choix lors de la phase de casting. Ce personnage riche et complexe, intelligent et doté d’un grand sens de l’humour acquis au fil des années après avoir été traité par sa famille tel le vilain petit canard, lui permet de montrer toute l’étendue de son talent. Il remporte ainsi un Emmy Award et un Golden Globe dans la catégorie "Meilleur acteur de second rôle dans un drama" après la première saison triomphale du show. Le cinéma lui tend alors plus que jamais les bras. Il donne de la voix en 2012 pour le personnage du Capitaine Gutt dans et rejoint les rangs des X-Men dans X-Men : Days of Future Past.