Питер Хайамс родился в городе Нью-Йорк в 1943 году. Изучал изобразительное искусство и музыку в нью-йоркском колледже Hunter College и Syracuse University. По окончании учёбы в возрасте 21 года работал ведущим на чикагском телевидении. С 1964 года в течение шести лет работал на студии CBS, где увлёкся съёмкой документальных кинофильмов. В скором времени он бросает журналистику и полностью посвящает себя фотографии. В 1970 году Хайамс вместе с супругой и двумя детьми переезжает в Лос-Анджелес, где пишет и продаёт свой первый сценарий «T.R. Baskin» компании Paramount Pictures.
В 1978 году его первой серьёзной работой в кино становится детективный боевик «Козерог-1», повествующий о сфальсифицированной НАСА высадке американских космонавтов на Марс. Фильм пользуется успехом у любителей фантастики и номинируется на четыре кинопремии «Сатурн».
В следующие несколько лет стартуют стразу три новых фильма. В 1979 году Хайамс снимает военную драму «Ганновер Стрит» с Харрисоном Фордом в главной роли. В 1981 году выходит «Чужая земля» с Шоном Коннери и «Звёздная палата» с Майклом Дугласом в 1983 году.
В 1983 году Хайамс выступает в качестве продюсера, режиссёра, оператора и сценариста в сиквеле культового шедевра Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001». Перед тем как заключить контракт Питер требует принять два условия: во-первых, Стэнли Кубрик должен одобрить продолжение, во-вторых, придется изменить сюжет будущего фильма. Получив разрешение, Хайамс приглашает Артура Кларка, консультанта первой части и автора цикла «Космическая Одиссея». Не без помощи Кларка, он пишет сценарий к будущему фильму «Космическая одиссея 2010».
Съёмочный период длится девять месяцев. Хайамс работает семь дней в неделю, по двадцать часов в день. В результате продолжение получается слабее оригинала, но, тем не менее, все же собирает кассу, номинируется на пять Оскаров и приносит Хайамсу мировую известность.
С 1986—1995 год Хайамс снимает в основном боевики, такие как: «Беги без оглядки» (1986), «Президио» (1988), «Узкая грань» (1990), «Оставайтесь с нами» (1992), «Патруль времени» (1994) и «Внезапная смерть» (1995). В них Хайамс выступает уже в качестве режиссёра-оператора.
В 1990 году у Хайамса появляется шанс снять римейк фильма ужасов «Ночь живых мертвецов», но он отказывается, занявшись съёмками фильма «Узкая грань».
В 1997 году на экраны выходит фильм «Реликт» по одноименному бестселлеру Дугласа Престона и Линкольна Чайлда. Здесь Хайамс вновь выступает в качестве режиссёра-оператора. Фильм повествует об индейском артефакте, за которым следует череда жестоких убийств. Действие фильма разворачивается в огромном Чикагском музее естественной истории. В конечном итоге виновником всех смертей, оказывается невообразимый мутант. Фильм не отличался оригинальностью и сборы были не такими уж большими, однако он ознаменовал начало нового периода в карьере режиссёра.
Следующим проектом Питера стал «Конец света» (1999) с бюджетом в 100 миллионов долларов и Арнольдом Шварценеггером в главной роли. По сюжету в преддверии нового тысячелетия на Землю спускается сам сатана, чтобы зачать своего будущего ребёнка от избранной им земной женщины. Ему противостоит нью-йоркский полицейский, спасающий девушку из лап дьявола и его слуг. Сценарий Питеру Хайамсу предложил известный голливудский режиссёр Джеймс Кэмерон. По словам Кэмерона, Хайамс обладал достаточно богатым опытом работы в кино для того, чтобы заняться подобным проектом. В мировом прокате «Конец света» собирает около 211 млн долларов.
В 2001 году выходит «Мушкетёр». По замыслу Хайамса впервые в истории мушкетёры должны были сражаться не только с врагами, но и с земным притяжением, делать невообразимые трюки и фехтовать как настоящие самураи. Для этого режиссёр пригласил из Азии известного постановщика боевых сцен Xin Xin Xiong. Фильм о похождениях персонажей Александра Дюма с бюджетом в 40 млн долларов, переиначенный на манер экшн-боевика, не снискал уважения публики. Полностью провалившись в прокате, он был нещадно поруган критиками. Позже в интервью режиссёр сам признался, это была глупая идея.
В 2004 году Хайамс пытается занять кресло режиссёра в фильме «Хеллбой», но его кандидатуру отклоняют в пользу Гильермо Дель Торо.
В 2005 году на экраны выходит масштабная экранизация по мотивам рассказа писателя-фантаста Рэя Брэдбери «И грянул гром» с бюджетом в 80 млн долларов. Несмотря на затраты, фильм пестрит примитивными специальными эффектами и отсутствием известных актеров, за исключением Бена Кингсли, исполнившего в нем эпизодическую роль. В итоге в мировом прокате фильм собирает рекордно низкую сумму в 10 млн долларов.
В 2009 году выходит новый фильм Хайамса, римейк картины 1956 года «По ту сторону разумного сомнения», где режиссёр впервые за долгое время выступает в качестве сценариста. Главные роли исполняют Майкл Дуглас и восходящая американская звезда Эмбер Тэмблин.
В этом же году Хайамс был приглашён оператором на съёмки фильма «Универсальный солдат 3: Возрождение», режиссёром которого стал его родной сын Джон.