Чех начинал как полузащитник за молодёжную команду, изредка играя в воротах. В возрасте 10 лет, после перелома ноги, он предпочёл позицию вратаря.
Дебют Чеха на профессиональном уровне состоялся в возрасте 17 лет за клуб «Хмел» в 1999 году.
Трансфер на сумму ?700,000 позволил клубу «Спарта» приобрести вратаря, который поставил национальный рекорд: 855 минут без пропущенных голов.
После всего одного сезона в пражской «Спарте» Чех был куплен французским клубом «Ренн» за 5 млн ? в июле 2002 года. Благодаря великолепной игре чешского вратаря, команда достигла полуфинала Кубка Франции и заняла 9 место в высшем дивизионе в сезоне 2003/04.
В январе 2004 Петр Чех согласился на летний переход в «Челси» за 10,3 млн ?, подписав пятилетний контракт.
Приехав в «Челси», Чех не сразу стал вратарём № 1, потому что в клубе уже был Карло Кудичини, считавшийся лучшим вратарём Премьер-лиги. Однако Карло Кудичини совершил несколько ошибок во время предсезонной подготовки, и Чеха поставили в створ ворот. В 2005 году побил рекорд Петера Шмейхеля, не пропустив ни одного гола на протяжении 11 игр и 35 минут (1025 минут). За это достижение Чех получил прозвище «Мистер Зеро» (англ. Mister Zero, Мистер Ноль)
После получения тяжелейшей травмы головы (вдавленный перелом черепа), которую ему нанес игрок «Рединга» Стивен Хант, карьера голкипера находилась под угрозой. Однако Петр сумел оправиться от повреждения раньше положенного срока и продолжил демонстрировать хорошую игру в воротах. Во избежание получения повторной травмы головы вратарь, вплоть до настоящего времени, выходит на поле в специально изготовленном для него защитном шлеме, благодаря которому получил прозвище «Танкист».
26 сентября 2009 года в матче против клуба «Уиган Атлетик» на 51-й минуте получил красную карточку, сфолив в штрафной на Уго Родальеге. Вместо Флорана Малуда на поле вышел Энрике Илариу, но пенальти отразить не смог. Матч закончился победой «Уигана» со счётом 3:1.
Считается одним из лучших вратарей современности.
В чемпионате Англии 2010/11 Чех сохранял свои ворота в неприкосновенности в течение 3 игр 85 минут (355 минут). Пропустил он только в матчах с «Вест Хэмом» и «Ливерпулем».
Чех провёл 70 матчей за сборную Чехии и свыше 200 матчей за лондонский «Челси».
3 матча в Суперкубке Англии в этой таблице не учтены.
Командные
«Челси»
«Сборная Чехии»
Личные
Женат, вместе с супругой Мартиной воспитывает дочь Аделу и сына Дамиана. У него также есть сестра.