Diplômé de lettres, Peter Krause s'installe à New York pour vivre sa passion de la scène. Tout en suivant des cours d'art dramatique, il joue dans les productions "Macbeth", "Uncle Vanya" et "Arms and the Man". Il débute à la télévision en 1990 avec un personnage régulier dans Carol and Company. À l'arrêt de la série, il multiplie les apparitions, dans Seinfeld, Beverly Hills (1992), Cybill (1996) et La Vie à cinq (1997).

Après un rôle au cinéma dans The Truman Show avec Jim Carrey, Peter s'établit dans les 2 saisons de Sports Night, première série du créateur de À la Maison blanche. C'est en 2001 qu'il connaît la consécration en reprenant pendant 5 ans l'entreprise familiale de pompes funèbres Fisher & Sons dans Six Feet Under. En 2005, il revient vers le grand écran dans le drame We don't live here anymore où il est le mari d'un couple tourmenté.

Puis, Peter revient à la télévision avec Dirty Sexy Money où il interprète un avocat idéaliste forcé de défendre les intérêts d'une famille trop puissante pour être honnête. Privilégiant le petit écran, il trouve plusieurs rôles solides dans des séries, comme en témoignent ses protestations dans Dirty Sexy Money (2007 - 2009), Parenthood (2010 - 2015), The Catch (016 - 2017) et surtout 9-1-1 (2018 - 2025), pour laquelle il campe le courageux Capitaine Robert Nash.

En parallèle, on le voit en second rôle dans des films comme le fantastique Sortilège (2011) et le biopic Au nom des femmes - Le combat de Judy Wood (2020).